Add zfs_sync_pass_* tunable parameters
[zfs.git] / module / zfs / zio.c
index 69a6612..2e11709 100644 (file)
@@ -20,7 +20,7 @@
  */
 /*
  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- * Copyright (c) 2011 by Delphix. All rights reserved.
+ * Copyright (c) 2012 by Delphix. All rights reserved.
  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
  */
 
@@ -73,6 +73,7 @@ char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
  */
 kmem_cache_t *zio_cache;
 kmem_cache_t *zio_link_cache;
+kmem_cache_t *zio_vdev_cache;
 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
 int zio_bulk_flags = 0;
@@ -84,6 +85,22 @@ extern vmem_t *zio_alloc_arena;
 extern int zfs_mg_alloc_failures;
 
 /*
+ * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
+ * The values below define the sync pass when we start performing the action.
+ * Care should be taken when changing these values as they directly impact
+ * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
+ * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
+ * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
+ * enough analysis has been done to determine optimal values.
+ *
+ * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
+ * regular blocks are not deferred.
+ */
+int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
+int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
+int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
+
+/*
  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
  * stage set or will have it later in its lifetime.
  */
@@ -141,6 +158,8 @@ zio_init(void)
            zio_cons, zio_dest, NULL, NULL, NULL, KMC_KMEM);
        zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
            sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, KMC_KMEM);
+       zio_vdev_cache = kmem_cache_create("zio_vdev_cache", sizeof(vdev_io_t),
+           PAGESIZE, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, KMC_VMEM);
 
        /*
         * For small buffers, we want a cache for each multiple of
@@ -207,6 +226,8 @@ zio_init(void)
        zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
 
        zio_inject_init();
+
+       lz4_init();
 }
 
 void
@@ -230,10 +251,13 @@ zio_fini(void)
                zio_data_buf_cache[c] = NULL;
        }
 
+       kmem_cache_destroy(zio_vdev_cache);
        kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
        kmem_cache_destroy(zio_cache);
 
        zio_inject_fini();
+
+       lz4_fini();
 }
 
 /*
@@ -255,7 +279,7 @@ zio_buf_alloc(size_t size)
 
        ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
 
-       return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
+       return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE | KM_NODEBUG));
 }
 
 /*
@@ -271,7 +295,8 @@ zio_data_buf_alloc(size_t size)
 
        ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
 
-       return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
+       return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c],
+           KM_PUSHPAGE | KM_NODEBUG));
 }
 
 void
@@ -295,6 +320,24 @@ zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
 }
 
 /*
+ * Dedicated I/O buffers to ensure that memory fragmentation never prevents
+ * or significantly delays the issuing of a zio.   These buffers are used
+ * to aggregate I/O and could be used for raidz stripes.
+ */
+void *
+zio_vdev_alloc(void)
+{
+       return (kmem_cache_alloc(zio_vdev_cache, KM_PUSHPAGE));
+}
+
+void
+zio_vdev_free(void *buf)
+{
+       kmem_cache_free(zio_vdev_cache, buf);
+
+}
+
+/*
  * ==========================================================================
  * Push and pop I/O transform buffers
  * ==========================================================================
@@ -551,6 +594,7 @@ zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
                zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
 
        if (bp != NULL) {
+               zio->io_logical = NULL;
                zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
                zio->io_bp_copy = *bp;
                zio->io_bp_orig = *bp;
@@ -581,6 +625,9 @@ zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
        zio->io_vsd_ops = NULL;
        zio->io_offset = offset;
        zio->io_deadline = 0;
+       zio->io_timestamp = 0;
+       zio->io_delta = 0;
+       zio->io_delay = 0;
        zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
        zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
        zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
@@ -592,7 +639,6 @@ zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
        zio->io_bp_override = NULL;
        zio->io_walk_link = NULL;
        zio->io_transform_stack = NULL;
-       zio->io_delay = 0;
        zio->io_error = 0;
        zio->io_child_count = 0;
        zio->io_parent_count = 0;
@@ -680,7 +726,7 @@ zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
            zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
            zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
            zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
-           zp->zp_type < DMU_OT_NUMTYPES &&
+           DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
            zp->zp_level < 32 &&
            zp->zp_copies > 0 &&
            zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa) &&
@@ -741,7 +787,9 @@ zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
 
        ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
        ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
-       ASSERT(spa_sync_pass(spa) <= SYNC_PASS_DEFERRED_FREE);
+       ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
+
+       arc_freed(spa, bp);
 
        zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
            NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_FREE, flags,
@@ -964,7 +1012,7 @@ zio_read_bp_init(zio_t *zio)
                zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
        }
 
-       if (!dmu_ot[BP_GET_TYPE(bp)].ot_metadata && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
+       if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
                zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
 
        if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
@@ -1038,7 +1086,7 @@ zio_write_bp_init(zio_t *zio)
                ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
                ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
 
-               if (pass > SYNC_PASS_DONT_COMPRESS)
+               if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
                        compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
 
                /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
@@ -1067,7 +1115,7 @@ zio_write_bp_init(zio_t *zio)
         * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
         */
        if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
-           pass > SYNC_PASS_REWRITE) {
+           pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
                enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
                ASSERT(psize != 0);
                zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
@@ -1119,7 +1167,7 @@ zio_free_bp_init(zio_t *zio)
  */
 
 static void
-zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q, boolean_t cutinline)
+zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
 {
        spa_t *spa = zio->io_spa;
        zio_type_t t = zio->io_type;
@@ -1140,10 +1188,11 @@ zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q, boolean_t cutinline)
                t = ZIO_TYPE_NULL;
 
        /*
-        * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq.
+        * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
+        * available.
         */
        if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
-           spa->spa_zio_taskq[t][q + 1] != NULL)
+           spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
                q++;
 
        ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
@@ -1154,20 +1203,25 @@ zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q, boolean_t cutinline)
         * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
         */
        ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
-       taskq_dispatch_ent(spa->spa_zio_taskq[t][q],
-           (task_func_t *)zio_execute, zio, flags, &zio->io_tqent);
+       spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
+           flags, &zio->io_tqent);
 }
 
 static boolean_t
-zio_taskq_member(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q)
+zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
 {
        kthread_t *executor = zio->io_executor;
        spa_t *spa = zio->io_spa;
        zio_type_t t;
 
-       for (t = 0; t < ZIO_TYPES; t++)
-               if (taskq_member(spa->spa_zio_taskq[t][q], executor))
-                       return (B_TRUE);
+       for (t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
+               spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
+               uint_t i;
+               for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
+                       if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
+                               return (B_TRUE);
+               }
+       }
 
        return (B_FALSE);
 }
@@ -1224,7 +1278,7 @@ __zio_execute(zio_t *zio)
        while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
                enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
                enum zio_stage stage = zio->io_stage;
-               dsl_pool_t *dsl;
+               dsl_pool_t *dp;
                boolean_t cut;
                int rv;
 
@@ -1238,7 +1292,7 @@ __zio_execute(zio_t *zio)
 
                ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
 
-               dsl = spa_get_dsl(zio->io_spa);
+               dp = spa_get_dsl(zio->io_spa);
                cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
                    zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
 
@@ -1248,20 +1302,30 @@ __zio_execute(zio_t *zio)
                 * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
                 * to complete, issue async to avoid deadlock.
                 *
-                * If we are in the txg_sync_thread or being called
-                * during pool init issue async to minimize stack depth.
-                * Both of these call paths may be recursively called.
-                *
                 * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
                 * be sent to disk promptly.
                 */
-               if (((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
-                   zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) ||
-                   (dsl != NULL && dsl_pool_sync_context(dsl))) {
+               if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
+                   zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
                        zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
                        return;
                }
 
+#ifdef _KERNEL
+               /*
+                * If we executing in the context of the tx_sync_thread,
+                * or we are performing pool initialization outside of a
+                * zio_taskq[ZIO_TASKQ_ISSUE] context.  Then issue the zio
+                * async to minimize stack usage for these deep call paths.
+                */
+               if ((dp && curthread == dp->dp_tx.tx_sync_thread) ||
+                   (dp && spa_is_initializing(dp->dp_spa) &&
+                   !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE))) {
+                       zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
+                       return;
+               }
+#endif
+
                zio->io_stage = stage;
                rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
 
@@ -1292,7 +1356,7 @@ zio_wait(zio_t *zio)
 
        mutex_enter(&zio->io_lock);
        while (zio->io_executor != NULL)
-               cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
+               cv_wait_io(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
        mutex_exit(&zio->io_lock);
 
        error = zio->io_error;
@@ -1837,6 +1901,11 @@ zio_write_gang_block(zio_t *pio)
         */
        pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
 
+       /*
+        * We didn't allocate this bp, so make sure it doesn't get unmarked.
+        */
+       pio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_FASTWRITE;
+
        zio_nowait(zio);
 
        return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
@@ -2206,8 +2275,11 @@ zio_ddt_free(zio_t *zio)
 
        ddt_enter(ddt);
        freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
-       ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
-       ddt_phys_decref(ddp);
+       if (dde) {
+               ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
+               if (ddp)
+                       ddt_phys_decref(ddp);
+       }
        ddt_exit(ddt);
 
        return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
@@ -2233,7 +2305,7 @@ zio_dva_allocate(zio_t *zio)
        }
 
        ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
-       ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(bp), ==, 0);
+       ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
        ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
        ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
        ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
@@ -2246,6 +2318,7 @@ zio_dva_allocate(zio_t *zio)
        flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
        flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
            METASLAB_GANG_CHILD : 0;
+       flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE) ? METASLAB_FASTWRITE : 0;
        error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
            zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
 
@@ -2309,20 +2382,29 @@ zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
  */
 int
-zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
-    uint64_t size, boolean_t use_slog)
+zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, uint64_t size,
+    boolean_t use_slog)
 {
        int error = 1;
 
        ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
 
-       if (use_slog)
+       /*
+        * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
+        * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
+        * when allocating them.
+        */
+       if (use_slog) {
                error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
-                   new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID);
+                   new_bp, 1, txg, NULL,
+                   METASLAB_FASTWRITE | METASLAB_GANG_AVOID);
+       }
 
-       if (error)
+       if (error) {
                error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
-                   new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID);
+                   new_bp, 1, txg, NULL,
+                   METASLAB_FASTWRITE | METASLAB_GANG_AVOID);
+       }
 
        if (error == 0) {
                BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
@@ -2850,11 +2932,11 @@ zio_done(zio_t *zio)
        vdev_stat_update(zio, zio->io_size);
 
        /*
-        * If this I/O is attached to a particular vdev is slow, exeeding
+        * If this I/O is attached to a particular vdev is slow, exceeding
         * 30 seconds to complete, post an error described the I/O delay.
         * We ignore these errors if the device is currently unavailable.
         */
-       if (zio->io_delay >= zio_delay_max) {
+       if (zio->io_delay >= MSEC_TO_TICK(zio_delay_max)) {
                if (zio->io_vd != NULL && !vdev_is_dead(zio->io_vd))
                        zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DELAY, zio->io_spa,
                                          zio->io_vd, zio, 0, 0);
@@ -3004,8 +3086,8 @@ zio_done(zio_t *zio)
                         * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
                         */
                        ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
-                       (void) taskq_dispatch_ent(
-                           zio->io_spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
+                       spa_taskq_dispatch_ent(zio->io_spa,
+                           ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_TASKQ_ISSUE,
                            (task_func_t *)zio_reexecute, zio, 0,
                            &zio->io_tqent);
                }
@@ -3027,6 +3109,11 @@ zio_done(zio_t *zio)
                zfs_ereport_free_checksum(zcr);
        }
 
+       if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE && zio->io_bp &&
+           !BP_IS_HOLE(zio->io_bp)) {
+               metaslab_fastwrite_unmark(zio->io_spa, zio->io_bp);
+       }
+
        /*
         * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
         * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
@@ -3087,6 +3174,48 @@ static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
        zio_done
 };
 
+/* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
+boolean_t
+zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
+    const zbookmark_t *zb2)
+{
+       uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
+
+       ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
+       ASSERT(zb2->zb_level == 0);
+
+       /*
+        * A bookmark in the deadlist is considered to be after
+        * everything else.
+        */
+       if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
+               return (B_TRUE);
+
+       /* The objset_phys_t isn't before anything. */
+       if (dnp == NULL)
+               return (B_FALSE);
+
+       zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
+           ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
+
+       zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
+           zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
+
+       if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
+               uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
+                   (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
+               return (nextobj <= zb2thisobj);
+       }
+
+       if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
+               return (B_TRUE);
+       if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
+               return (B_FALSE);
+       if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
+               return (B_FALSE);
+       return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
+}
+
 #if defined(_KERNEL) && defined(HAVE_SPL)
 /* Fault injection */
 EXPORT_SYMBOL(zio_injection_enabled);
@@ -3107,4 +3236,16 @@ MODULE_PARM_DESC(zio_delay_max, "Max zio millisec delay before posting event");
 
 module_param(zio_requeue_io_start_cut_in_line, int, 0644);
 MODULE_PARM_DESC(zio_requeue_io_start_cut_in_line, "Prioritize requeued I/O");
+
+module_param(zfs_sync_pass_deferred_free, int, 0644);
+MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_deferred_free,
+    "defer frees starting in this pass");
+
+module_param(zfs_sync_pass_dont_compress, int, 0644);
+MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_dont_compress,
+    "don't compress starting in this pass");
+
+module_param(zfs_sync_pass_rewrite, int, 0644);
+MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_rewrite,
+    "rewrite new bps starting in this pass");
 #endif