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 2010 Sun Microsystems, Inc.  All rights reserved.
  23  * Use is subject to license terms.
  24  */
  25
  26 /*
  27  * Copyright (c) 2012 by Delphix. All rights reserved.
  28  */
  29
  30 #include <sys/zfs_context.h>
  31 #include <sys/spa.h>
  32 #include <sys/vdev_impl.h>
  33 #include <sys/zio.h>
  34 #include <sys/fs/zfs.h>
  35
  36 /*
  37  * Virtual device vector for mirroring.
  38  */
  39
  40 typedef struct mirror_child {
  41         vdev_t          *mc_vd;
  42         uint64_t        mc_offset;
  43         int             mc_error;
  44         uint8_t         mc_tried;
  45         uint8_t         mc_skipped;
  46         uint8_t         mc_speculative;
  47 } mirror_child_t;
  48
  49 typedef struct mirror_map {
  50         int             mm_children;
  51         int             mm_replacing;
  52         int             mm_preferred;
  53         int             mm_root;
  54         mirror_child_t  mm_child[1];
  55 } mirror_map_t;
  56
  57 int vdev_mirror_shift = 21;
  58
  59 static void
  60 vdev_mirror_map_free(zio_t *zio)
  61 {
  62         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
  63
  64         kmem_free(mm, offsetof(mirror_map_t, mm_child[mm->mm_children]));
  65 }
  66
  67 static const zio_vsd_ops_t vdev_mirror_vsd_ops = {
  68         vdev_mirror_map_free,
  69         zio_vsd_default_cksum_report
  70 };
  71
  72 static mirror_map_t *
  73 vdev_mirror_map_alloc(zio_t *zio)
  74 {
  75         mirror_map_t *mm = NULL;
  76         mirror_child_t *mc;
  77         vdev_t *vd = zio->io_vd;
  78         int c, d;
  79
  80         if (vd == NULL) {
  81                 dva_t *dva = zio->io_bp->blk_dva;
  82                 spa_t *spa = zio->io_spa;
  83
  84                 c = BP_GET_NDVAS(zio->io_bp);
  85
  86                 mm = kmem_zalloc(offsetof(mirror_map_t, mm_child[c]), KM_PUSHPAGE);
  87                 mm->mm_children = c;
  88                 mm->mm_replacing = B_FALSE;
  89                 mm->mm_preferred = spa_get_random(c);
  90                 mm->mm_root = B_TRUE;
  91
  92                 /*
  93                  * Check the other, lower-index DVAs to see if they're on
  94                  * the same vdev as the child we picked.  If they are, use
  95                  * them since they are likely to have been allocated from
  96                  * the primary metaslab in use at the time, and hence are
  97                  * more likely to have locality with single-copy data.
  98                  */
  99                 for (c = mm->mm_preferred, d = c - 1; d >= 0; d--) {
 100                         if (DVA_GET_VDEV(&dva[d]) == DVA_GET_VDEV(&dva[c]))
 101                                 mm->mm_preferred = d;
 102                 }
 103
 104                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 105                         mc = &mm->mm_child[c];
 106
 107                         mc->mc_vd = vdev_lookup_top(spa, DVA_GET_VDEV(&dva[c]));
 108                         mc->mc_offset = DVA_GET_OFFSET(&dva[c]);
 109                 }
 110         } else {
 111                 c = vd->vdev_children;
 112
 113                 mm = kmem_zalloc(offsetof(mirror_map_t, mm_child[c]), KM_PUSHPAGE);
 114                 mm->mm_children = c;
 115                 mm->mm_replacing = (vd->vdev_ops == &vdev_replacing_ops ||
 116                     vd->vdev_ops == &vdev_spare_ops);
 117                 mm->mm_preferred = mm->mm_replacing ? 0 :
 118                     (zio->io_offset >> vdev_mirror_shift) % c;
 119                 mm->mm_root = B_FALSE;
 120
 121                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 122                         mc = &mm->mm_child[c];
 123                         mc->mc_vd = vd->vdev_child[c];
 124                         mc->mc_offset = zio->io_offset;
 125                 }
 126         }
 127
 128         zio->io_vsd = mm;
 129         zio->io_vsd_ops = &vdev_mirror_vsd_ops;
 130         return (mm);
 131 }
 132
 133 static int
 134 vdev_mirror_open(vdev_t *vd, uint64_t *asize, uint64_t *max_asize,
 135     uint64_t *ashift)
 136 {
 137         int numerrors = 0;
 138         int lasterror = 0;
 139         int c;
 140
 141         if (vd->vdev_children == 0) {
 142                 vd->vdev_stat.vs_aux = VDEV_AUX_BAD_LABEL;
 143                 return (EINVAL);
 144         }
 145
 146         vdev_open_children(vd);
 147
 148         for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
 149                 vdev_t *cvd = vd->vdev_child[c];
 150
 151                 if (cvd->vdev_open_error) {
 152                         lasterror = cvd->vdev_open_error;
 153                         numerrors++;
 154                         continue;
 155                 }
 156
 157                 *asize = MIN(*asize - 1, cvd->vdev_asize - 1) + 1;
 158                 *max_asize = MIN(*max_asize - 1, cvd->vdev_max_asize - 1) + 1;
 159                 *ashift = MAX(*ashift, cvd->vdev_ashift);
 160         }
 161
 162         if (numerrors == vd->vdev_children) {
 163                 vd->vdev_stat.vs_aux = VDEV_AUX_NO_REPLICAS;
 164                 return (lasterror);
 165         }
 166
 167         return (0);
 168 }
 169
 170 static void
 171 vdev_mirror_close(vdev_t *vd)
 172 {
 173         int c;
 174
 175         for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
 176                 vdev_close(vd->vdev_child[c]);
 177 }
 178
 179 static void
 180 vdev_mirror_child_done(zio_t *zio)
 181 {
 182         mirror_child_t *mc = zio->io_private;
 183
 184         mc->mc_error = zio->io_error;
 185         mc->mc_tried = 1;
 186         mc->mc_skipped = 0;
 187 }
 188
 189 static void
 190 vdev_mirror_scrub_done(zio_t *zio)
 191 {
 192         mirror_child_t *mc = zio->io_private;
 193
 194         if (zio->io_error == 0) {
 195                 zio_t *pio;
 196
 197                 mutex_enter(&zio->io_lock);
 198                 while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL) {
 199                         mutex_enter(&pio->io_lock);
 200                         ASSERT3U(zio->io_size, >=, pio->io_size);
 201                         bcopy(zio->io_data, pio->io_data, pio->io_size);
 202                         mutex_exit(&pio->io_lock);
 203                 }
 204                 mutex_exit(&zio->io_lock);
 205         }
 206
 207         zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
 208
 209         mc->mc_error = zio->io_error;
 210         mc->mc_tried = 1;
 211         mc->mc_skipped = 0;
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block we want to read.
 216  * If we can't, try the read on any vdev we haven't already tried.
 217  */
 218 static int
 219 vdev_mirror_child_select(zio_t *zio)
 220 {
 221         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 222         mirror_child_t *mc;
 223         uint64_t txg = zio->io_txg;
 224         int i, c;
 225
 226         ASSERT(zio->io_bp == NULL || BP_PHYSICAL_BIRTH(zio->io_bp) == txg);
 227
 228         /*
 229          * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block to read.
 230          * If a child is known to be completely inaccessible (indicated by
 231          * vdev_readable() returning B_FALSE), don't even try.
 232          */
 233         for (i = 0, c = mm->mm_preferred; i < mm->mm_children; i++, c++) {
 234                 if (c >= mm->mm_children)
 235                         c = 0;
 236                 mc = &mm->mm_child[c];
 237                 if (mc->mc_tried || mc->mc_skipped)
 238                         continue;
 239                 if (!vdev_readable(mc->mc_vd)) {
 240                         mc->mc_error = ENXIO;
 241                         mc->mc_tried = 1;       /* don't even try */
 242                         mc->mc_skipped = 1;
 243                         continue;
 244                 }
 245                 if (!vdev_dtl_contains(mc->mc_vd, DTL_MISSING, txg, 1))
 246                         return (c);
 247                 mc->mc_error = ESTALE;
 248                 mc->mc_skipped = 1;
 249                 mc->mc_speculative = 1;
 250         }
 251
 252         /*
 253          * Every device is either missing or has this txg in its DTL.
 254          * Look for any child we haven't already tried before giving up.
 255          */
 256         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++)
 257                 if (!mm->mm_child[c].mc_tried)
 258                         return (c);
 259
 260         /*
 261          * Every child failed.  There's no place left to look.
 262          */
 263         return (-1);
 264 }
 265
 266 static int
 267 vdev_mirror_io_start(zio_t *zio)
 268 {
 269         mirror_map_t *mm;
 270         mirror_child_t *mc;
 271         int c, children;
 272
 273         mm = vdev_mirror_map_alloc(zio);
 274
 275         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ) {
 276                 if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && !mm->mm_replacing) {
 277                         /*
 278                          * For scrubbing reads we need to allocate a read
 279                          * buffer for each child and issue reads to all
 280                          * children.  If any child succeeds, it will copy its
 281                          * data into zio->io_data in vdev_mirror_scrub_done.
 282                          */
 283                         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 284                                 mc = &mm->mm_child[c];
 285                                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 286                                     mc->mc_vd, mc->mc_offset,
 287                                     zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
 288                                     zio->io_type, zio->io_priority, 0,
 289                                     vdev_mirror_scrub_done, mc));
 290                         }
 291                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 292                 }
 293                 /*
 294                  * For normal reads just pick one child.
 295                  */
 296                 c = vdev_mirror_child_select(zio);
 297                 children = (c >= 0);
 298         } else {
 299                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
 300
 301                 /*
 302                  * Writes go to all children.
 303                  */
 304                 c = 0;
 305                 children = mm->mm_children;
 306         }
 307
 308         while (children--) {
 309                 mc = &mm->mm_child[c];
 310                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 311                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_data, zio->io_size,
 312                     zio->io_type, zio->io_priority, 0,
 313                     vdev_mirror_child_done, mc));
 314                 c++;
 315         }
 316
 317         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 318 }
 319
 320 static int
 321 vdev_mirror_worst_error(mirror_map_t *mm)
 322 {
 323         int c, error[2] = { 0, 0 };
 324
 325         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 326                 mirror_child_t *mc = &mm->mm_child[c];
 327                 int s = mc->mc_speculative;
 328                 error[s] = zio_worst_error(error[s], mc->mc_error);
 329         }
 330
 331         return (error[0] ? error[0] : error[1]);
 332 }
 333
 334 static void
 335 vdev_mirror_io_done(zio_t *zio)
 336 {
 337         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 338         mirror_child_t *mc;
 339         int c;
 340         int good_copies = 0;
 341         int unexpected_errors = 0;
 342
 343         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 344                 mc = &mm->mm_child[c];
 345
 346                 if (mc->mc_error) {
 347                         if (!mc->mc_skipped)
 348                                 unexpected_errors++;
 349                 } else if (mc->mc_tried) {
 350                         good_copies++;
 351                 }
 352         }
 353
 354         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
 355                 /*
 356                  * XXX -- for now, treat partial writes as success.
 357                  *
 358                  * Now that we support write reallocation, it would be better
 359                  * to treat partial failure as real failure unless there are
 360                  * no non-degraded top-level vdevs left, and not update DTLs
 361                  * if we intend to reallocate.
 362                  */
 363                 /* XXPOLICY */
 364                 if (good_copies != mm->mm_children) {
 365                         /*
 366                          * Always require at least one good copy.
 367                          *
 368                          * For ditto blocks (io_vd == NULL), require
 369                          * all copies to be good.
 370                          *
 371                          * XXX -- for replacing vdevs, there's no great answer.
 372                          * If the old device is really dead, we may not even
 373                          * be able to access it -- so we only want to
 374                          * require good writes to the new device.  But if
 375                          * the new device turns out to be flaky, we want
 376                          * to be able to detach it -- which requires all
 377                          * writes to the old device to have succeeded.
 378                          */
 379                         if (good_copies == 0 || zio->io_vd == NULL)
 380                                 zio->io_error = vdev_mirror_worst_error(mm);
 381                 }
 382                 return;
 383         }
 384
 385         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ);
 386
 387         /*
 388          * If we don't have a good copy yet, keep trying other children.
 389          */
 390         /* XXPOLICY */
 391         if (good_copies == 0 && (c = vdev_mirror_child_select(zio)) != -1) {
 392                 ASSERT(c >= 0 && c < mm->mm_children);
 393                 mc = &mm->mm_child[c];
 394                 zio_vdev_io_redone(zio);
 395                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 396                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_data, zio->io_size,
 397                     ZIO_TYPE_READ, zio->io_priority, 0,
 398                     vdev_mirror_child_done, mc));
 399                 return;
 400         }
 401
 402         /* XXPOLICY */
 403         if (good_copies == 0) {
 404                 zio->io_error = vdev_mirror_worst_error(mm);
 405                 ASSERT(zio->io_error != 0);
 406         }
 407
 408         if (good_copies && spa_writeable(zio->io_spa) &&
 409             (unexpected_errors ||
 410             (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RESILVER) ||
 411             ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && mm->mm_replacing))) {
 412                 /*
 413                  * Use the good data we have in hand to repair damaged children.
 414                  */
 415                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 416                         /*
 417                          * Don't rewrite known good children.
 418                          * Not only is it unnecessary, it could
 419                          * actually be harmful: if the system lost
 420                          * power while rewriting the only good copy,
 421                          * there would be no good copies left!
 422                          */
 423                         mc = &mm->mm_child[c];
 424
 425                         if (mc->mc_error == 0) {
 426                                 if (mc->mc_tried)
 427                                         continue;
 428                                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) &&
 429                                     !vdev_dtl_contains(mc->mc_vd, DTL_PARTIAL,
 430                                     zio->io_txg, 1))
 431                                         continue;
 432                                 mc->mc_error = ESTALE;
 433                         }
 434
 435                         zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 436                             mc->mc_vd, mc->mc_offset,
 437                             zio->io_data, zio->io_size,
 438                             ZIO_TYPE_WRITE, zio->io_priority,
 439                             ZIO_FLAG_IO_REPAIR | (unexpected_errors ?
 440                             ZIO_FLAG_SELF_HEAL : 0), NULL, NULL));
 441                 }
 442         }
 443 }
 444
 445 static void
 446 vdev_mirror_state_change(vdev_t *vd, int faulted, int degraded)
 447 {
 448         if (faulted == vd->vdev_children)
 449                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_CANT_OPEN,
 450                     VDEV_AUX_NO_REPLICAS);
 451         else if (degraded + faulted != 0)
 452                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_DEGRADED, VDEV_AUX_NONE);
 453         else
 454                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_HEALTHY, VDEV_AUX_NONE);
 455 }
 456
 457 vdev_ops_t vdev_mirror_ops = {
 458         vdev_mirror_open,
 459         vdev_mirror_close,
 460         vdev_default_asize,
 461         vdev_mirror_io_start,
 462         vdev_mirror_io_done,
 463         vdev_mirror_state_change,
 464         NULL,
 465         NULL,
 466         VDEV_TYPE_MIRROR,       /* name of this vdev type */
 467         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 468 };
 469
 470 vdev_ops_t vdev_replacing_ops = {
 471         vdev_mirror_open,
 472         vdev_mirror_close,
 473         vdev_default_asize,
 474         vdev_mirror_io_start,
 475         vdev_mirror_io_done,
 476         vdev_mirror_state_change,
 477         NULL,
 478         NULL,
 479         VDEV_TYPE_REPLACING,    /* name of this vdev type */
 480         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 481 };
 482
 483 vdev_ops_t vdev_spare_ops = {
 484         vdev_mirror_open,
 485         vdev_mirror_close,
 486         vdev_default_asize,
 487         vdev_mirror_io_start,
 488         vdev_mirror_io_done,
 489         vdev_mirror_state_change,
 490         NULL,
 491         NULL,
 492         VDEV_TYPE_SPARE,        /* name of this vdev type */
 493         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 494 };