]> granicus.if.org Git - zfs/blob - module/zfs/vdev_label.c
7ea8da1e6ed3a4fd3d8a3d8cf7b0c73814332e4a
[zfs] / module / zfs / vdev_label.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 /*
23  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2012, 2016 by Delphix. All rights reserved.
25  */
26
27 /*
28  * Virtual Device Labels
29  * ---------------------
30  *
31  * The vdev label serves several distinct purposes:
32  *
33  *      1. Uniquely identify this device as part of a ZFS pool and confirm its
34  *         identity within the pool.
35  *
36  *      2. Verify that all the devices given in a configuration are present
37  *         within the pool.
38  *
39  *      3. Determine the uberblock for the pool.
40  *
41  *      4. In case of an import operation, determine the configuration of the
42  *         toplevel vdev of which it is a part.
43  *
44  *      5. If an import operation cannot find all the devices in the pool,
45  *         provide enough information to the administrator to determine which
46  *         devices are missing.
47  *
48  * It is important to note that while the kernel is responsible for writing the
49  * label, it only consumes the information in the first three cases.  The
50  * latter information is only consumed in userland when determining the
51  * configuration to import a pool.
52  *
53  *
54  * Label Organization
55  * ------------------
56  *
57  * Before describing the contents of the label, it's important to understand how
58  * the labels are written and updated with respect to the uberblock.
59  *
60  * When the pool configuration is altered, either because it was newly created
61  * or a device was added, we want to update all the labels such that we can deal
62  * with fatal failure at any point.  To this end, each disk has two labels which
63  * are updated before and after the uberblock is synced.  Assuming we have
64  * labels and an uberblock with the following transaction groups:
65  *
66  *              L1          UB          L2
67  *           +------+    +------+    +------+
68  *           |      |    |      |    |      |
69  *           | t10  |    | t10  |    | t10  |
70  *           |      |    |      |    |      |
71  *           +------+    +------+    +------+
72  *
73  * In this stable state, the labels and the uberblock were all updated within
74  * the same transaction group (10).  Each label is mirrored and checksummed, so
75  * that we can detect when we fail partway through writing the label.
76  *
77  * In order to identify which labels are valid, the labels are written in the
78  * following manner:
79  *
80  *      1. For each vdev, update 'L1' to the new label
81  *      2. Update the uberblock
82  *      3. For each vdev, update 'L2' to the new label
83  *
84  * Given arbitrary failure, we can determine the correct label to use based on
85  * the transaction group.  If we fail after updating L1 but before updating the
86  * UB, we will notice that L1's transaction group is greater than the uberblock,
87  * so L2 must be valid.  If we fail after writing the uberblock but before
88  * writing L2, we will notice that L2's transaction group is less than L1, and
89  * therefore L1 is valid.
90  *
91  * Another added complexity is that not every label is updated when the config
92  * is synced.  If we add a single device, we do not want to have to re-write
93  * every label for every device in the pool.  This means that both L1 and L2 may
94  * be older than the pool uberblock, because the necessary information is stored
95  * on another vdev.
96  *
97  *
98  * On-disk Format
99  * --------------
100  *
101  * The vdev label consists of two distinct parts, and is wrapped within the
102  * vdev_label_t structure.  The label includes 8k of padding to permit legacy
103  * VTOC disk labels, but is otherwise ignored.
104  *
105  * The first half of the label is a packed nvlist which contains pool wide
106  * properties, per-vdev properties, and configuration information.  It is
107  * described in more detail below.
108  *
109  * The latter half of the label consists of a redundant array of uberblocks.
110  * These uberblocks are updated whenever a transaction group is committed,
111  * or when the configuration is updated.  When a pool is loaded, we scan each
112  * vdev for the 'best' uberblock.
113  *
114  *
115  * Configuration Information
116  * -------------------------
117  *
118  * The nvlist describing the pool and vdev contains the following elements:
119  *
120  *      version         ZFS on-disk version
121  *      name            Pool name
122  *      state           Pool state
123  *      txg             Transaction group in which this label was written
124  *      pool_guid       Unique identifier for this pool
125  *      vdev_tree       An nvlist describing vdev tree.
126  *      features_for_read
127  *                      An nvlist of the features necessary for reading the MOS.
128  *
129  * Each leaf device label also contains the following:
130  *
131  *      top_guid        Unique ID for top-level vdev in which this is contained
132  *      guid            Unique ID for the leaf vdev
133  *
134  * The 'vs' configuration follows the format described in 'spa_config.c'.
135  */
136
137 #include <sys/zfs_context.h>
138 #include <sys/spa.h>
139 #include <sys/spa_impl.h>
140 #include <sys/dmu.h>
141 #include <sys/zap.h>
142 #include <sys/vdev.h>
143 #include <sys/vdev_impl.h>
144 #include <sys/uberblock_impl.h>
145 #include <sys/metaslab.h>
146 #include <sys/metaslab_impl.h>
147 #include <sys/zio.h>
148 #include <sys/dsl_scan.h>
149 #include <sys/abd.h>
150 #include <sys/fs/zfs.h>
151
152 /*
153  * Basic routines to read and write from a vdev label.
154  * Used throughout the rest of this file.
155  */
156 uint64_t
157 vdev_label_offset(uint64_t psize, int l, uint64_t offset)
158 {
159         ASSERT(offset < sizeof (vdev_label_t));
160         ASSERT(P2PHASE_TYPED(psize, sizeof (vdev_label_t), uint64_t) == 0);
161
162         return (offset + l * sizeof (vdev_label_t) + (l < VDEV_LABELS / 2 ?
163             0 : psize - VDEV_LABELS * sizeof (vdev_label_t)));
164 }
165
166 /*
167  * Returns back the vdev label associated with the passed in offset.
168  */
169 int
170 vdev_label_number(uint64_t psize, uint64_t offset)
171 {
172         int l;
173
174         if (offset >= psize - VDEV_LABEL_END_SIZE) {
175                 offset -= psize - VDEV_LABEL_END_SIZE;
176                 offset += (VDEV_LABELS / 2) * sizeof (vdev_label_t);
177         }
178         l = offset / sizeof (vdev_label_t);
179         return (l < VDEV_LABELS ? l : -1);
180 }
181
182 static void
183 vdev_label_read(zio_t *zio, vdev_t *vd, int l, abd_t *buf, uint64_t offset,
184     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int flags)
185 {
186         ASSERT(
187             spa_config_held(zio->io_spa, SCL_STATE, RW_READER) == SCL_STATE ||
188             spa_config_held(zio->io_spa, SCL_STATE, RW_WRITER) == SCL_STATE);
189         ASSERT(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER);
190
191         zio_nowait(zio_read_phys(zio, vd,
192             vdev_label_offset(vd->vdev_psize, l, offset),
193             size, buf, ZIO_CHECKSUM_LABEL, done, private,
194             ZIO_PRIORITY_SYNC_READ, flags, B_TRUE));
195 }
196
197 void
198 vdev_label_write(zio_t *zio, vdev_t *vd, int l, abd_t *buf, uint64_t offset,
199     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int flags)
200 {
201         ASSERT(
202             spa_config_held(zio->io_spa, SCL_STATE, RW_READER) == SCL_STATE ||
203             spa_config_held(zio->io_spa, SCL_STATE, RW_WRITER) == SCL_STATE);
204         ASSERT(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER);
205
206         zio_nowait(zio_write_phys(zio, vd,
207             vdev_label_offset(vd->vdev_psize, l, offset),
208             size, buf, ZIO_CHECKSUM_LABEL, done, private,
209             ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE, flags, B_TRUE));
210 }
211
212 /*
213  * Generate the nvlist representing this vdev's stats
214  */
215 void
216 vdev_config_generate_stats(vdev_t *vd, nvlist_t *nv)
217 {
218         nvlist_t *nvx;
219         vdev_stat_t *vs;
220         vdev_stat_ex_t *vsx;
221
222         vs = kmem_alloc(sizeof (*vs), KM_SLEEP);
223         vsx = kmem_alloc(sizeof (*vsx), KM_SLEEP);
224
225         vdev_get_stats_ex(vd, vs, vsx);
226         fnvlist_add_uint64_array(nv, ZPOOL_CONFIG_VDEV_STATS,
227             (uint64_t *)vs, sizeof (*vs) / sizeof (uint64_t));
228
229         kmem_free(vs, sizeof (*vs));
230
231         /*
232          * Add extended stats into a special extended stats nvlist.  This keeps
233          * all the extended stats nicely grouped together.  The extended stats
234          * nvlist is then added to the main nvlist.
235          */
236         nvx = fnvlist_alloc();
237
238         /* ZIOs in flight to disk */
239         fnvlist_add_uint64(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SYNC_R_ACTIVE_QUEUE,
240             vsx->vsx_active_queue[ZIO_PRIORITY_SYNC_READ]);
241
242         fnvlist_add_uint64(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SYNC_W_ACTIVE_QUEUE,
243             vsx->vsx_active_queue[ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE]);
244
245         fnvlist_add_uint64(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_ASYNC_R_ACTIVE_QUEUE,
246             vsx->vsx_active_queue[ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ]);
247
248         fnvlist_add_uint64(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_ASYNC_W_ACTIVE_QUEUE,
249             vsx->vsx_active_queue[ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE]);
250
251         fnvlist_add_uint64(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SCRUB_ACTIVE_QUEUE,
252             vsx->vsx_active_queue[ZIO_PRIORITY_SCRUB]);
253
254         /* ZIOs pending */
255         fnvlist_add_uint64(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SYNC_R_PEND_QUEUE,
256             vsx->vsx_pend_queue[ZIO_PRIORITY_SYNC_READ]);
257
258         fnvlist_add_uint64(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SYNC_W_PEND_QUEUE,
259             vsx->vsx_pend_queue[ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE]);
260
261         fnvlist_add_uint64(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_ASYNC_R_PEND_QUEUE,
262             vsx->vsx_pend_queue[ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ]);
263
264         fnvlist_add_uint64(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_ASYNC_W_PEND_QUEUE,
265             vsx->vsx_pend_queue[ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE]);
266
267         fnvlist_add_uint64(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SCRUB_PEND_QUEUE,
268             vsx->vsx_pend_queue[ZIO_PRIORITY_SCRUB]);
269
270         /* Histograms */
271         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_TOT_R_LAT_HISTO,
272             vsx->vsx_total_histo[ZIO_TYPE_READ],
273             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_total_histo[ZIO_TYPE_READ]));
274
275         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_TOT_W_LAT_HISTO,
276             vsx->vsx_total_histo[ZIO_TYPE_WRITE],
277             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_total_histo[ZIO_TYPE_WRITE]));
278
279         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_DISK_R_LAT_HISTO,
280             vsx->vsx_disk_histo[ZIO_TYPE_READ],
281             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_disk_histo[ZIO_TYPE_READ]));
282
283         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_DISK_W_LAT_HISTO,
284             vsx->vsx_disk_histo[ZIO_TYPE_WRITE],
285             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_disk_histo[ZIO_TYPE_WRITE]));
286
287         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SYNC_R_LAT_HISTO,
288             vsx->vsx_queue_histo[ZIO_PRIORITY_SYNC_READ],
289             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_queue_histo[ZIO_PRIORITY_SYNC_READ]));
290
291         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SYNC_W_LAT_HISTO,
292             vsx->vsx_queue_histo[ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE],
293             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_queue_histo[ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE]));
294
295         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_ASYNC_R_LAT_HISTO,
296             vsx->vsx_queue_histo[ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ],
297             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_queue_histo[ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ]));
298
299         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_ASYNC_W_LAT_HISTO,
300             vsx->vsx_queue_histo[ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE],
301             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_queue_histo[ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE]));
302
303         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SCRUB_LAT_HISTO,
304             vsx->vsx_queue_histo[ZIO_PRIORITY_SCRUB],
305             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_queue_histo[ZIO_PRIORITY_SCRUB]));
306
307         /* Request sizes */
308         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SYNC_IND_R_HISTO,
309             vsx->vsx_ind_histo[ZIO_PRIORITY_SYNC_READ],
310             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_ind_histo[ZIO_PRIORITY_SYNC_READ]));
311
312         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SYNC_IND_W_HISTO,
313             vsx->vsx_ind_histo[ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE],
314             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_ind_histo[ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE]));
315
316         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_ASYNC_IND_R_HISTO,
317             vsx->vsx_ind_histo[ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ],
318             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_ind_histo[ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ]));
319
320         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_ASYNC_IND_W_HISTO,
321             vsx->vsx_ind_histo[ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE],
322             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_ind_histo[ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE]));
323
324         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_IND_SCRUB_HISTO,
325             vsx->vsx_ind_histo[ZIO_PRIORITY_SCRUB],
326             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_ind_histo[ZIO_PRIORITY_SCRUB]));
327
328         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SYNC_AGG_R_HISTO,
329             vsx->vsx_agg_histo[ZIO_PRIORITY_SYNC_READ],
330             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_agg_histo[ZIO_PRIORITY_SYNC_READ]));
331
332         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_SYNC_AGG_W_HISTO,
333             vsx->vsx_agg_histo[ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE],
334             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_agg_histo[ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE]));
335
336         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_ASYNC_AGG_R_HISTO,
337             vsx->vsx_agg_histo[ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ],
338             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_agg_histo[ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ]));
339
340         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_ASYNC_AGG_W_HISTO,
341             vsx->vsx_agg_histo[ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE],
342             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_agg_histo[ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE]));
343
344         fnvlist_add_uint64_array(nvx, ZPOOL_CONFIG_VDEV_AGG_SCRUB_HISTO,
345             vsx->vsx_agg_histo[ZIO_PRIORITY_SCRUB],
346             ARRAY_SIZE(vsx->vsx_agg_histo[ZIO_PRIORITY_SCRUB]));
347
348         /* Add extended stats nvlist to main nvlist */
349         fnvlist_add_nvlist(nv, ZPOOL_CONFIG_VDEV_STATS_EX, nvx);
350
351         fnvlist_free(nvx);
352         kmem_free(vsx, sizeof (*vsx));
353 }
354
355 /*
356  * Generate the nvlist representing this vdev's config.
357  */
358 nvlist_t *
359 vdev_config_generate(spa_t *spa, vdev_t *vd, boolean_t getstats,
360     vdev_config_flag_t flags)
361 {
362         nvlist_t *nv = NULL;
363         vdev_indirect_config_t *vic = &vd->vdev_indirect_config;
364
365         nv = fnvlist_alloc();
366
367         fnvlist_add_string(nv, ZPOOL_CONFIG_TYPE, vd->vdev_ops->vdev_op_type);
368         if (!(flags & (VDEV_CONFIG_SPARE | VDEV_CONFIG_L2CACHE)))
369                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_ID, vd->vdev_id);
370         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_GUID, vd->vdev_guid);
371
372         if (vd->vdev_path != NULL)
373                 fnvlist_add_string(nv, ZPOOL_CONFIG_PATH, vd->vdev_path);
374
375         if (vd->vdev_devid != NULL)
376                 fnvlist_add_string(nv, ZPOOL_CONFIG_DEVID, vd->vdev_devid);
377
378         if (vd->vdev_physpath != NULL)
379                 fnvlist_add_string(nv, ZPOOL_CONFIG_PHYS_PATH,
380                     vd->vdev_physpath);
381
382         if (vd->vdev_enc_sysfs_path != NULL)
383                 fnvlist_add_string(nv, ZPOOL_CONFIG_VDEV_ENC_SYSFS_PATH,
384                     vd->vdev_enc_sysfs_path);
385
386         if (vd->vdev_fru != NULL)
387                 fnvlist_add_string(nv, ZPOOL_CONFIG_FRU, vd->vdev_fru);
388
389         if (vd->vdev_nparity != 0) {
390                 ASSERT(strcmp(vd->vdev_ops->vdev_op_type,
391                     VDEV_TYPE_RAIDZ) == 0);
392
393                 /*
394                  * Make sure someone hasn't managed to sneak a fancy new vdev
395                  * into a crufty old storage pool.
396                  */
397                 ASSERT(vd->vdev_nparity == 1 ||
398                     (vd->vdev_nparity <= 2 &&
399                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_RAIDZ2) ||
400                     (vd->vdev_nparity <= 3 &&
401                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_RAIDZ3));
402
403                 /*
404                  * Note that we'll add the nparity tag even on storage pools
405                  * that only support a single parity device -- older software
406                  * will just ignore it.
407                  */
408                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_NPARITY, vd->vdev_nparity);
409         }
410
411         if (vd->vdev_wholedisk != -1ULL)
412                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_WHOLE_DISK,
413                     vd->vdev_wholedisk);
414
415         if (vd->vdev_not_present && !(flags & VDEV_CONFIG_MISSING))
416                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_NOT_PRESENT, 1);
417
418         if (vd->vdev_isspare)
419                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_IS_SPARE, 1);
420
421         if (!(flags & (VDEV_CONFIG_SPARE | VDEV_CONFIG_L2CACHE)) &&
422             vd == vd->vdev_top) {
423                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_METASLAB_ARRAY,
424                     vd->vdev_ms_array);
425                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_METASLAB_SHIFT,
426                     vd->vdev_ms_shift);
427                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_ASHIFT, vd->vdev_ashift);
428                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_ASIZE,
429                     vd->vdev_asize);
430                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_IS_LOG, vd->vdev_islog);
431                 if (vd->vdev_removing) {
432                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_REMOVING,
433                             vd->vdev_removing);
434                 }
435         }
436
437         if (vd->vdev_dtl_sm != NULL) {
438                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_DTL,
439                     space_map_object(vd->vdev_dtl_sm));
440         }
441
442         if (vic->vic_mapping_object != 0) {
443                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_INDIRECT_OBJECT,
444                     vic->vic_mapping_object);
445         }
446
447         if (vic->vic_births_object != 0) {
448                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_INDIRECT_BIRTHS,
449                     vic->vic_births_object);
450         }
451
452         if (vic->vic_prev_indirect_vdev != UINT64_MAX) {
453                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_PREV_INDIRECT_VDEV,
454                     vic->vic_prev_indirect_vdev);
455         }
456
457         if (vd->vdev_crtxg)
458                 fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_CREATE_TXG, vd->vdev_crtxg);
459
460         if (flags & VDEV_CONFIG_MOS) {
461                 if (vd->vdev_leaf_zap != 0) {
462                         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
463                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_VDEV_LEAF_ZAP,
464                             vd->vdev_leaf_zap);
465                 }
466
467                 if (vd->vdev_top_zap != 0) {
468                         ASSERT(vd == vd->vdev_top);
469                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_VDEV_TOP_ZAP,
470                             vd->vdev_top_zap);
471                 }
472         }
473
474         if (getstats) {
475                 vdev_config_generate_stats(vd, nv);
476
477                 /* provide either current or previous scan information */
478                 pool_scan_stat_t ps;
479                 if (spa_scan_get_stats(spa, &ps) == 0) {
480                         fnvlist_add_uint64_array(nv,
481                             ZPOOL_CONFIG_SCAN_STATS, (uint64_t *)&ps,
482                             sizeof (pool_scan_stat_t) / sizeof (uint64_t));
483                 }
484
485                 pool_removal_stat_t prs;
486                 if (spa_removal_get_stats(spa, &prs) == 0) {
487                         fnvlist_add_uint64_array(nv,
488                             ZPOOL_CONFIG_REMOVAL_STATS, (uint64_t *)&prs,
489                             sizeof (prs) / sizeof (uint64_t));
490                 }
491
492                 /*
493                  * Note: this can be called from open context
494                  * (spa_get_stats()), so we need the rwlock to prevent
495                  * the mapping from being changed by condensing.
496                  */
497                 rw_enter(&vd->vdev_indirect_rwlock, RW_READER);
498                 if (vd->vdev_indirect_mapping != NULL) {
499                         ASSERT(vd->vdev_indirect_births != NULL);
500                         vdev_indirect_mapping_t *vim =
501                             vd->vdev_indirect_mapping;
502                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_INDIRECT_SIZE,
503                             vdev_indirect_mapping_size(vim));
504                 }
505                 rw_exit(&vd->vdev_indirect_rwlock);
506                 if (vd->vdev_mg != NULL &&
507                     vd->vdev_mg->mg_fragmentation != ZFS_FRAG_INVALID) {
508                         /*
509                          * Compute approximately how much memory would be used
510                          * for the indirect mapping if this device were to
511                          * be removed.
512                          *
513                          * Note: If the frag metric is invalid, then not
514                          * enough metaslabs have been converted to have
515                          * histograms.
516                          */
517                         uint64_t seg_count = 0;
518                         uint64_t to_alloc = vd->vdev_stat.vs_alloc;
519
520                         /*
521                          * There are the same number of allocated segments
522                          * as free segments, so we will have at least one
523                          * entry per free segment.  However, small free
524                          * segments (smaller than vdev_removal_max_span)
525                          * will be combined with adjacent allocated segments
526                          * as a single mapping.
527                          */
528                         for (int i = 0; i < RANGE_TREE_HISTOGRAM_SIZE; i++) {
529                                 if (1ULL << (i + 1) < vdev_removal_max_span) {
530                                         to_alloc +=
531                                             vd->vdev_mg->mg_histogram[i] <<
532                                             (i + 1);
533                                 } else {
534                                         seg_count +=
535                                             vd->vdev_mg->mg_histogram[i];
536                                 }
537                         }
538
539                         /*
540                          * The maximum length of a mapping is
541                          * zfs_remove_max_segment, so we need at least one entry
542                          * per zfs_remove_max_segment of allocated data.
543                          */
544                         seg_count += to_alloc / zfs_remove_max_segment;
545
546                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_INDIRECT_SIZE,
547                             seg_count *
548                             sizeof (vdev_indirect_mapping_entry_phys_t));
549                 }
550         }
551
552         if (!vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
553                 nvlist_t **child;
554                 int c, idx;
555
556                 ASSERT(!vd->vdev_ishole);
557
558                 child = kmem_alloc(vd->vdev_children * sizeof (nvlist_t *),
559                     KM_SLEEP);
560
561                 for (c = 0, idx = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
562                         vdev_t *cvd = vd->vdev_child[c];
563
564                         /*
565                          * If we're generating an nvlist of removing
566                          * vdevs then skip over any device which is
567                          * not being removed.
568                          */
569                         if ((flags & VDEV_CONFIG_REMOVING) &&
570                             !cvd->vdev_removing)
571                                 continue;
572
573                         child[idx++] = vdev_config_generate(spa, cvd,
574                             getstats, flags);
575                 }
576
577                 if (idx) {
578                         fnvlist_add_nvlist_array(nv, ZPOOL_CONFIG_CHILDREN,
579                             child, idx);
580                 }
581
582                 for (c = 0; c < idx; c++)
583                         nvlist_free(child[c]);
584
585                 kmem_free(child, vd->vdev_children * sizeof (nvlist_t *));
586
587         } else {
588                 const char *aux = NULL;
589
590                 if (vd->vdev_offline && !vd->vdev_tmpoffline)
591                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_OFFLINE, B_TRUE);
592                 if (vd->vdev_resilver_txg != 0)
593                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_RESILVER_TXG,
594                             vd->vdev_resilver_txg);
595                 if (vd->vdev_faulted)
596                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_FAULTED, B_TRUE);
597                 if (vd->vdev_degraded)
598                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_DEGRADED, B_TRUE);
599                 if (vd->vdev_removed)
600                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_REMOVED, B_TRUE);
601                 if (vd->vdev_unspare)
602                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_UNSPARE, B_TRUE);
603                 if (vd->vdev_ishole)
604                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_IS_HOLE, B_TRUE);
605
606                 /* Set the reason why we're FAULTED/DEGRADED. */
607                 switch (vd->vdev_stat.vs_aux) {
608                 case VDEV_AUX_ERR_EXCEEDED:
609                         aux = "err_exceeded";
610                         break;
611
612                 case VDEV_AUX_EXTERNAL:
613                         aux = "external";
614                         break;
615                 }
616
617                 if (aux != NULL && !vd->vdev_tmpoffline) {
618                         fnvlist_add_string(nv, ZPOOL_CONFIG_AUX_STATE, aux);
619                 } else {
620                         /*
621                          * We're healthy - clear any previous AUX_STATE values.
622                          */
623                         if (nvlist_exists(nv, ZPOOL_CONFIG_AUX_STATE))
624                                 nvlist_remove_all(nv, ZPOOL_CONFIG_AUX_STATE);
625                 }
626
627                 if (vd->vdev_splitting && vd->vdev_orig_guid != 0LL) {
628                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_ORIG_GUID,
629                             vd->vdev_orig_guid);
630                 }
631         }
632
633         return (nv);
634 }
635
636 /*
637  * Generate a view of the top-level vdevs.  If we currently have holes
638  * in the namespace, then generate an array which contains a list of holey
639  * vdevs.  Additionally, add the number of top-level children that currently
640  * exist.
641  */
642 void
643 vdev_top_config_generate(spa_t *spa, nvlist_t *config)
644 {
645         vdev_t *rvd = spa->spa_root_vdev;
646         uint64_t *array;
647         uint_t c, idx;
648
649         array = kmem_alloc(rvd->vdev_children * sizeof (uint64_t), KM_SLEEP);
650
651         for (c = 0, idx = 0; c < rvd->vdev_children; c++) {
652                 vdev_t *tvd = rvd->vdev_child[c];
653
654                 if (tvd->vdev_ishole) {
655                         array[idx++] = c;
656                 }
657         }
658
659         if (idx) {
660                 VERIFY(nvlist_add_uint64_array(config, ZPOOL_CONFIG_HOLE_ARRAY,
661                     array, idx) == 0);
662         }
663
664         VERIFY(nvlist_add_uint64(config, ZPOOL_CONFIG_VDEV_CHILDREN,
665             rvd->vdev_children) == 0);
666
667         kmem_free(array, rvd->vdev_children * sizeof (uint64_t));
668 }
669
670 /*
671  * Returns the configuration from the label of the given vdev. For vdevs
672  * which don't have a txg value stored on their label (i.e. spares/cache)
673  * or have not been completely initialized (txg = 0) just return
674  * the configuration from the first valid label we find. Otherwise,
675  * find the most up-to-date label that does not exceed the specified
676  * 'txg' value.
677  */
678 nvlist_t *
679 vdev_label_read_config(vdev_t *vd, uint64_t txg)
680 {
681         spa_t *spa = vd->vdev_spa;
682         nvlist_t *config = NULL;
683         vdev_phys_t *vp;
684         abd_t *vp_abd;
685         zio_t *zio;
686         uint64_t best_txg = 0;
687         uint64_t label_txg = 0;
688         int error = 0;
689         int flags = ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_CANFAIL |
690             ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
691
692         ASSERT(spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_WRITER) == SCL_STATE_ALL);
693
694         if (!vdev_readable(vd))
695                 return (NULL);
696
697         vp_abd = abd_alloc_linear(sizeof (vdev_phys_t), B_TRUE);
698         vp = abd_to_buf(vp_abd);
699
700 retry:
701         for (int l = 0; l < VDEV_LABELS; l++) {
702                 nvlist_t *label = NULL;
703
704                 zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
705
706                 vdev_label_read(zio, vd, l, vp_abd,
707                     offsetof(vdev_label_t, vl_vdev_phys),
708                     sizeof (vdev_phys_t), NULL, NULL, flags);
709
710                 if (zio_wait(zio) == 0 &&
711                     nvlist_unpack(vp->vp_nvlist, sizeof (vp->vp_nvlist),
712                     &label, 0) == 0) {
713                         /*
714                          * Auxiliary vdevs won't have txg values in their
715                          * labels and newly added vdevs may not have been
716                          * completely initialized so just return the
717                          * configuration from the first valid label we
718                          * encounter.
719                          */
720                         error = nvlist_lookup_uint64(label,
721                             ZPOOL_CONFIG_POOL_TXG, &label_txg);
722                         if ((error || label_txg == 0) && !config) {
723                                 config = label;
724                                 break;
725                         } else if (label_txg <= txg && label_txg > best_txg) {
726                                 best_txg = label_txg;
727                                 nvlist_free(config);
728                                 config = fnvlist_dup(label);
729                         }
730                 }
731
732                 if (label != NULL) {
733                         nvlist_free(label);
734                         label = NULL;
735                 }
736         }
737
738         if (config == NULL && !(flags & ZIO_FLAG_TRYHARD)) {
739                 flags |= ZIO_FLAG_TRYHARD;
740                 goto retry;
741         }
742
743         /*
744          * We found a valid label but it didn't pass txg restrictions.
745          */
746         if (config == NULL && label_txg != 0) {
747                 vdev_dbgmsg(vd, "label discarded as txg is too large "
748                     "(%llu > %llu)", (u_longlong_t)label_txg,
749                     (u_longlong_t)txg);
750         }
751
752         abd_free(vp_abd);
753
754         return (config);
755 }
756
757 /*
758  * Determine if a device is in use.  The 'spare_guid' parameter will be filled
759  * in with the device guid if this spare is active elsewhere on the system.
760  */
761 static boolean_t
762 vdev_inuse(vdev_t *vd, uint64_t crtxg, vdev_labeltype_t reason,
763     uint64_t *spare_guid, uint64_t *l2cache_guid)
764 {
765         spa_t *spa = vd->vdev_spa;
766         uint64_t state, pool_guid, device_guid, txg, spare_pool;
767         uint64_t vdtxg = 0;
768         nvlist_t *label;
769
770         if (spare_guid)
771                 *spare_guid = 0ULL;
772         if (l2cache_guid)
773                 *l2cache_guid = 0ULL;
774
775         /*
776          * Read the label, if any, and perform some basic sanity checks.
777          */
778         if ((label = vdev_label_read_config(vd, -1ULL)) == NULL)
779                 return (B_FALSE);
780
781         (void) nvlist_lookup_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_CREATE_TXG,
782             &vdtxg);
783
784         if (nvlist_lookup_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_POOL_STATE,
785             &state) != 0 ||
786             nvlist_lookup_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_GUID,
787             &device_guid) != 0) {
788                 nvlist_free(label);
789                 return (B_FALSE);
790         }
791
792         if (state != POOL_STATE_SPARE && state != POOL_STATE_L2CACHE &&
793             (nvlist_lookup_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_POOL_GUID,
794             &pool_guid) != 0 ||
795             nvlist_lookup_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_POOL_TXG,
796             &txg) != 0)) {
797                 nvlist_free(label);
798                 return (B_FALSE);
799         }
800
801         nvlist_free(label);
802
803         /*
804          * Check to see if this device indeed belongs to the pool it claims to
805          * be a part of.  The only way this is allowed is if the device is a hot
806          * spare (which we check for later on).
807          */
808         if (state != POOL_STATE_SPARE && state != POOL_STATE_L2CACHE &&
809             !spa_guid_exists(pool_guid, device_guid) &&
810             !spa_spare_exists(device_guid, NULL, NULL) &&
811             !spa_l2cache_exists(device_guid, NULL))
812                 return (B_FALSE);
813
814         /*
815          * If the transaction group is zero, then this an initialized (but
816          * unused) label.  This is only an error if the create transaction
817          * on-disk is the same as the one we're using now, in which case the
818          * user has attempted to add the same vdev multiple times in the same
819          * transaction.
820          */
821         if (state != POOL_STATE_SPARE && state != POOL_STATE_L2CACHE &&
822             txg == 0 && vdtxg == crtxg)
823                 return (B_TRUE);
824
825         /*
826          * Check to see if this is a spare device.  We do an explicit check for
827          * spa_has_spare() here because it may be on our pending list of spares
828          * to add.  We also check if it is an l2cache device.
829          */
830         if (spa_spare_exists(device_guid, &spare_pool, NULL) ||
831             spa_has_spare(spa, device_guid)) {
832                 if (spare_guid)
833                         *spare_guid = device_guid;
834
835                 switch (reason) {
836                 case VDEV_LABEL_CREATE:
837                 case VDEV_LABEL_L2CACHE:
838                         return (B_TRUE);
839
840                 case VDEV_LABEL_REPLACE:
841                         return (!spa_has_spare(spa, device_guid) ||
842                             spare_pool != 0ULL);
843
844                 case VDEV_LABEL_SPARE:
845                         return (spa_has_spare(spa, device_guid));
846                 default:
847                         break;
848                 }
849         }
850
851         /*
852          * Check to see if this is an l2cache device.
853          */
854         if (spa_l2cache_exists(device_guid, NULL))
855                 return (B_TRUE);
856
857         /*
858          * We can't rely on a pool's state if it's been imported
859          * read-only.  Instead we look to see if the pools is marked
860          * read-only in the namespace and set the state to active.
861          */
862         if (state != POOL_STATE_SPARE && state != POOL_STATE_L2CACHE &&
863             (spa = spa_by_guid(pool_guid, device_guid)) != NULL &&
864             spa_mode(spa) == FREAD)
865                 state = POOL_STATE_ACTIVE;
866
867         /*
868          * If the device is marked ACTIVE, then this device is in use by another
869          * pool on the system.
870          */
871         return (state == POOL_STATE_ACTIVE);
872 }
873
874 /*
875  * Initialize a vdev label.  We check to make sure each leaf device is not in
876  * use, and writable.  We put down an initial label which we will later
877  * overwrite with a complete label.  Note that it's important to do this
878  * sequentially, not in parallel, so that we catch cases of multiple use of the
879  * same leaf vdev in the vdev we're creating -- e.g. mirroring a disk with
880  * itself.
881  */
882 int
883 vdev_label_init(vdev_t *vd, uint64_t crtxg, vdev_labeltype_t reason)
884 {
885         spa_t *spa = vd->vdev_spa;
886         nvlist_t *label;
887         vdev_phys_t *vp;
888         abd_t *vp_abd;
889         abd_t *pad2;
890         uberblock_t *ub;
891         abd_t *ub_abd;
892         zio_t *zio;
893         char *buf;
894         size_t buflen;
895         int error;
896         uint64_t spare_guid = 0, l2cache_guid = 0;
897         int flags = ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_CANFAIL;
898
899         ASSERT(spa_config_held(spa, SCL_ALL, RW_WRITER) == SCL_ALL);
900
901         for (int c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
902                 if ((error = vdev_label_init(vd->vdev_child[c],
903                     crtxg, reason)) != 0)
904                         return (error);
905
906         /* Track the creation time for this vdev */
907         vd->vdev_crtxg = crtxg;
908
909         if (!vd->vdev_ops->vdev_op_leaf || !spa_writeable(spa))
910                 return (0);
911
912         /*
913          * Dead vdevs cannot be initialized.
914          */
915         if (vdev_is_dead(vd))
916                 return (SET_ERROR(EIO));
917
918         /*
919          * Determine if the vdev is in use.
920          */
921         if (reason != VDEV_LABEL_REMOVE && reason != VDEV_LABEL_SPLIT &&
922             vdev_inuse(vd, crtxg, reason, &spare_guid, &l2cache_guid))
923                 return (SET_ERROR(EBUSY));
924
925         /*
926          * If this is a request to add or replace a spare or l2cache device
927          * that is in use elsewhere on the system, then we must update the
928          * guid (which was initialized to a random value) to reflect the
929          * actual GUID (which is shared between multiple pools).
930          */
931         if (reason != VDEV_LABEL_REMOVE && reason != VDEV_LABEL_L2CACHE &&
932             spare_guid != 0ULL) {
933                 uint64_t guid_delta = spare_guid - vd->vdev_guid;
934
935                 vd->vdev_guid += guid_delta;
936
937                 for (vdev_t *pvd = vd; pvd != NULL; pvd = pvd->vdev_parent)
938                         pvd->vdev_guid_sum += guid_delta;
939
940                 /*
941                  * If this is a replacement, then we want to fallthrough to the
942                  * rest of the code.  If we're adding a spare, then it's already
943                  * labeled appropriately and we can just return.
944                  */
945                 if (reason == VDEV_LABEL_SPARE)
946                         return (0);
947                 ASSERT(reason == VDEV_LABEL_REPLACE ||
948                     reason == VDEV_LABEL_SPLIT);
949         }
950
951         if (reason != VDEV_LABEL_REMOVE && reason != VDEV_LABEL_SPARE &&
952             l2cache_guid != 0ULL) {
953                 uint64_t guid_delta = l2cache_guid - vd->vdev_guid;
954
955                 vd->vdev_guid += guid_delta;
956
957                 for (vdev_t *pvd = vd; pvd != NULL; pvd = pvd->vdev_parent)
958                         pvd->vdev_guid_sum += guid_delta;
959
960                 /*
961                  * If this is a replacement, then we want to fallthrough to the
962                  * rest of the code.  If we're adding an l2cache, then it's
963                  * already labeled appropriately and we can just return.
964                  */
965                 if (reason == VDEV_LABEL_L2CACHE)
966                         return (0);
967                 ASSERT(reason == VDEV_LABEL_REPLACE);
968         }
969
970         /*
971          * Initialize its label.
972          */
973         vp_abd = abd_alloc_linear(sizeof (vdev_phys_t), B_TRUE);
974         abd_zero(vp_abd, sizeof (vdev_phys_t));
975         vp = abd_to_buf(vp_abd);
976
977         /*
978          * Generate a label describing the pool and our top-level vdev.
979          * We mark it as being from txg 0 to indicate that it's not
980          * really part of an active pool just yet.  The labels will
981          * be written again with a meaningful txg by spa_sync().
982          */
983         if (reason == VDEV_LABEL_SPARE ||
984             (reason == VDEV_LABEL_REMOVE && vd->vdev_isspare)) {
985                 /*
986                  * For inactive hot spares, we generate a special label that
987                  * identifies as a mutually shared hot spare.  We write the
988                  * label if we are adding a hot spare, or if we are removing an
989                  * active hot spare (in which case we want to revert the
990                  * labels).
991                  */
992                 VERIFY(nvlist_alloc(&label, NV_UNIQUE_NAME, KM_SLEEP) == 0);
993
994                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_VERSION,
995                     spa_version(spa)) == 0);
996                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_POOL_STATE,
997                     POOL_STATE_SPARE) == 0);
998                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_GUID,
999                     vd->vdev_guid) == 0);
1000         } else if (reason == VDEV_LABEL_L2CACHE ||
1001             (reason == VDEV_LABEL_REMOVE && vd->vdev_isl2cache)) {
1002                 /*
1003                  * For level 2 ARC devices, add a special label.
1004                  */
1005                 VERIFY(nvlist_alloc(&label, NV_UNIQUE_NAME, KM_SLEEP) == 0);
1006
1007                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_VERSION,
1008                     spa_version(spa)) == 0);
1009                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_POOL_STATE,
1010                     POOL_STATE_L2CACHE) == 0);
1011                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_GUID,
1012                     vd->vdev_guid) == 0);
1013         } else {
1014                 uint64_t txg = 0ULL;
1015
1016                 if (reason == VDEV_LABEL_SPLIT)
1017                         txg = spa->spa_uberblock.ub_txg;
1018                 label = spa_config_generate(spa, vd, txg, B_FALSE);
1019
1020                 /*
1021                  * Add our creation time.  This allows us to detect multiple
1022                  * vdev uses as described above, and automatically expires if we
1023                  * fail.
1024                  */
1025                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_CREATE_TXG,
1026                     crtxg) == 0);
1027         }
1028
1029         buf = vp->vp_nvlist;
1030         buflen = sizeof (vp->vp_nvlist);
1031
1032         error = nvlist_pack(label, &buf, &buflen, NV_ENCODE_XDR, KM_SLEEP);
1033         if (error != 0) {
1034                 nvlist_free(label);
1035                 abd_free(vp_abd);
1036                 /* EFAULT means nvlist_pack ran out of room */
1037                 return (SET_ERROR(error == EFAULT ? ENAMETOOLONG : EINVAL));
1038         }
1039
1040         /*
1041          * Initialize uberblock template.
1042          */
1043         ub_abd = abd_alloc_linear(VDEV_UBERBLOCK_RING, B_TRUE);
1044         abd_zero(ub_abd, VDEV_UBERBLOCK_RING);
1045         abd_copy_from_buf(ub_abd, &spa->spa_uberblock, sizeof (uberblock_t));
1046         ub = abd_to_buf(ub_abd);
1047         ub->ub_txg = 0;
1048
1049         /* Initialize the 2nd padding area. */
1050         pad2 = abd_alloc_for_io(VDEV_PAD_SIZE, B_TRUE);
1051         abd_zero(pad2, VDEV_PAD_SIZE);
1052
1053         /*
1054          * Write everything in parallel.
1055          */
1056 retry:
1057         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
1058
1059         for (int l = 0; l < VDEV_LABELS; l++) {
1060
1061                 vdev_label_write(zio, vd, l, vp_abd,
1062                     offsetof(vdev_label_t, vl_vdev_phys),
1063                     sizeof (vdev_phys_t), NULL, NULL, flags);
1064
1065                 /*
1066                  * Skip the 1st padding area.
1067                  * Zero out the 2nd padding area where it might have
1068                  * left over data from previous filesystem format.
1069                  */
1070                 vdev_label_write(zio, vd, l, pad2,
1071                     offsetof(vdev_label_t, vl_pad2),
1072                     VDEV_PAD_SIZE, NULL, NULL, flags);
1073
1074                 vdev_label_write(zio, vd, l, ub_abd,
1075                     offsetof(vdev_label_t, vl_uberblock),
1076                     VDEV_UBERBLOCK_RING, NULL, NULL, flags);
1077         }
1078
1079         error = zio_wait(zio);
1080
1081         if (error != 0 && !(flags & ZIO_FLAG_TRYHARD)) {
1082                 flags |= ZIO_FLAG_TRYHARD;
1083                 goto retry;
1084         }
1085
1086         nvlist_free(label);
1087         abd_free(pad2);
1088         abd_free(ub_abd);
1089         abd_free(vp_abd);
1090
1091         /*
1092          * If this vdev hasn't been previously identified as a spare, then we
1093          * mark it as such only if a) we are labeling it as a spare, or b) it
1094          * exists as a spare elsewhere in the system.  Do the same for
1095          * level 2 ARC devices.
1096          */
1097         if (error == 0 && !vd->vdev_isspare &&
1098             (reason == VDEV_LABEL_SPARE ||
1099             spa_spare_exists(vd->vdev_guid, NULL, NULL)))
1100                 spa_spare_add(vd);
1101
1102         if (error == 0 && !vd->vdev_isl2cache &&
1103             (reason == VDEV_LABEL_L2CACHE ||
1104             spa_l2cache_exists(vd->vdev_guid, NULL)))
1105                 spa_l2cache_add(vd);
1106
1107         return (error);
1108 }
1109
1110 /*
1111  * ==========================================================================
1112  * uberblock load/sync
1113  * ==========================================================================
1114  */
1115
1116 /*
1117  * Consider the following situation: txg is safely synced to disk.  We've
1118  * written the first uberblock for txg + 1, and then we lose power.  When we
1119  * come back up, we fail to see the uberblock for txg + 1 because, say,
1120  * it was on a mirrored device and the replica to which we wrote txg + 1
1121  * is now offline.  If we then make some changes and sync txg + 1, and then
1122  * the missing replica comes back, then for a few seconds we'll have two
1123  * conflicting uberblocks on disk with the same txg.  The solution is simple:
1124  * among uberblocks with equal txg, choose the one with the latest timestamp.
1125  */
1126 static int
1127 vdev_uberblock_compare(const uberblock_t *ub1, const uberblock_t *ub2)
1128 {
1129         int cmp = AVL_CMP(ub1->ub_txg, ub2->ub_txg);
1130         if (likely(cmp))
1131                 return (cmp);
1132
1133         return (AVL_CMP(ub1->ub_timestamp, ub2->ub_timestamp));
1134 }
1135
1136 struct ubl_cbdata {
1137         uberblock_t     *ubl_ubbest;    /* Best uberblock */
1138         vdev_t          *ubl_vd;        /* vdev associated with the above */
1139 };
1140
1141 static void
1142 vdev_uberblock_load_done(zio_t *zio)
1143 {
1144         vdev_t *vd = zio->io_vd;
1145         spa_t *spa = zio->io_spa;
1146         zio_t *rio = zio->io_private;
1147         uberblock_t *ub = abd_to_buf(zio->io_abd);
1148         struct ubl_cbdata *cbp = rio->io_private;
1149
1150         ASSERT3U(zio->io_size, ==, VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd));
1151
1152         if (zio->io_error == 0 && uberblock_verify(ub) == 0) {
1153                 mutex_enter(&rio->io_lock);
1154                 if (ub->ub_txg <= spa->spa_load_max_txg &&
1155                     vdev_uberblock_compare(ub, cbp->ubl_ubbest) > 0) {
1156                         /*
1157                          * Keep track of the vdev in which this uberblock
1158                          * was found. We will use this information later
1159                          * to obtain the config nvlist associated with
1160                          * this uberblock.
1161                          */
1162                         *cbp->ubl_ubbest = *ub;
1163                         cbp->ubl_vd = vd;
1164                 }
1165                 mutex_exit(&rio->io_lock);
1166         }
1167
1168         abd_free(zio->io_abd);
1169 }
1170
1171 static void
1172 vdev_uberblock_load_impl(zio_t *zio, vdev_t *vd, int flags,
1173     struct ubl_cbdata *cbp)
1174 {
1175         for (int c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1176                 vdev_uberblock_load_impl(zio, vd->vdev_child[c], flags, cbp);
1177
1178         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && vdev_readable(vd)) {
1179                 for (int l = 0; l < VDEV_LABELS; l++) {
1180                         for (int n = 0; n < VDEV_UBERBLOCK_COUNT(vd); n++) {
1181                                 vdev_label_read(zio, vd, l,
1182                                     abd_alloc_linear(VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd),
1183                                     B_TRUE), VDEV_UBERBLOCK_OFFSET(vd, n),
1184                                     VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd),
1185                                     vdev_uberblock_load_done, zio, flags);
1186                         }
1187                 }
1188         }
1189 }
1190
1191 /*
1192  * Reads the 'best' uberblock from disk along with its associated
1193  * configuration. First, we read the uberblock array of each label of each
1194  * vdev, keeping track of the uberblock with the highest txg in each array.
1195  * Then, we read the configuration from the same vdev as the best uberblock.
1196  */
1197 void
1198 vdev_uberblock_load(vdev_t *rvd, uberblock_t *ub, nvlist_t **config)
1199 {
1200         zio_t *zio;
1201         spa_t *spa = rvd->vdev_spa;
1202         struct ubl_cbdata cb;
1203         int flags = ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_CANFAIL |
1204             ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_TRYHARD;
1205
1206         ASSERT(ub);
1207         ASSERT(config);
1208
1209         bzero(ub, sizeof (uberblock_t));
1210         *config = NULL;
1211
1212         cb.ubl_ubbest = ub;
1213         cb.ubl_vd = NULL;
1214
1215         spa_config_enter(spa, SCL_ALL, FTAG, RW_WRITER);
1216         zio = zio_root(spa, NULL, &cb, flags);
1217         vdev_uberblock_load_impl(zio, rvd, flags, &cb);
1218         (void) zio_wait(zio);
1219
1220         /*
1221          * It's possible that the best uberblock was discovered on a label
1222          * that has a configuration which was written in a future txg.
1223          * Search all labels on this vdev to find the configuration that
1224          * matches the txg for our uberblock.
1225          */
1226         if (cb.ubl_vd != NULL) {
1227                 vdev_dbgmsg(cb.ubl_vd, "best uberblock found for spa %s. "
1228                     "txg %llu", spa->spa_name, (u_longlong_t)ub->ub_txg);
1229
1230                 *config = vdev_label_read_config(cb.ubl_vd, ub->ub_txg);
1231                 if (*config == NULL && spa->spa_extreme_rewind) {
1232                         vdev_dbgmsg(cb.ubl_vd, "failed to read label config. "
1233                             "Trying again without txg restrictions.");
1234                         *config = vdev_label_read_config(cb.ubl_vd, UINT64_MAX);
1235                 }
1236                 if (*config == NULL) {
1237                         vdev_dbgmsg(cb.ubl_vd, "failed to read label config");
1238                 }
1239         }
1240         spa_config_exit(spa, SCL_ALL, FTAG);
1241 }
1242
1243 /*
1244  * For use when a leaf vdev is expanded.
1245  * The location of labels 2 and 3 changed, and at the new location the
1246  * uberblock rings are either empty or contain garbage.  The sync will write
1247  * new configs there because the vdev is dirty, but expansion also needs the
1248  * uberblock rings copied.  Read them from label 0 which did not move.
1249  *
1250  * Since the point is to populate labels {2,3} with valid uberblocks,
1251  * we zero uberblocks we fail to read or which are not valid.
1252  */
1253
1254 static void
1255 vdev_copy_uberblocks(vdev_t *vd)
1256 {
1257         abd_t *ub_abd;
1258         zio_t *write_zio;
1259         int locks = (SCL_L2ARC | SCL_ZIO);
1260         int flags = ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_CANFAIL |
1261             ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1262
1263         ASSERT(spa_config_held(vd->vdev_spa, SCL_STATE, RW_READER) ==
1264             SCL_STATE);
1265         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1266
1267         spa_config_enter(vd->vdev_spa, locks, FTAG, RW_READER);
1268
1269         ub_abd = abd_alloc_linear(VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd), B_TRUE);
1270
1271         write_zio = zio_root(vd->vdev_spa, NULL, NULL, flags);
1272         for (int n = 0; n < VDEV_UBERBLOCK_COUNT(vd); n++) {
1273                 const int src_label = 0;
1274                 zio_t *zio;
1275
1276                 zio = zio_root(vd->vdev_spa, NULL, NULL, flags);
1277                 vdev_label_read(zio, vd, src_label, ub_abd,
1278                     VDEV_UBERBLOCK_OFFSET(vd, n), VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd),
1279                     NULL, NULL, flags);
1280
1281                 if (zio_wait(zio) || uberblock_verify(abd_to_buf(ub_abd)))
1282                         abd_zero(ub_abd, VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd));
1283
1284                 for (int l = 2; l < VDEV_LABELS; l++)
1285                         vdev_label_write(write_zio, vd, l, ub_abd,
1286                             VDEV_UBERBLOCK_OFFSET(vd, n),
1287                             VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd), NULL, NULL,
1288                             flags | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE);
1289         }
1290         (void) zio_wait(write_zio);
1291
1292         spa_config_exit(vd->vdev_spa, locks, FTAG);
1293
1294         abd_free(ub_abd);
1295 }
1296
1297 /*
1298  * On success, increment root zio's count of good writes.
1299  * We only get credit for writes to known-visible vdevs; see spa_vdev_add().
1300  */
1301 static void
1302 vdev_uberblock_sync_done(zio_t *zio)
1303 {
1304         uint64_t *good_writes = zio->io_private;
1305
1306         if (zio->io_error == 0 && zio->io_vd->vdev_top->vdev_ms_array != 0)
1307                 atomic_inc_64(good_writes);
1308 }
1309
1310 /*
1311  * Write the uberblock to all labels of all leaves of the specified vdev.
1312  */
1313 static void
1314 vdev_uberblock_sync(zio_t *zio, uint64_t *good_writes,
1315     uberblock_t *ub, vdev_t *vd, int flags)
1316 {
1317         for (uint64_t c = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
1318                 vdev_uberblock_sync(zio, good_writes,
1319                     ub, vd->vdev_child[c], flags);
1320         }
1321
1322         if (!vd->vdev_ops->vdev_op_leaf)
1323                 return;
1324
1325         if (!vdev_writeable(vd))
1326                 return;
1327
1328         /* If the vdev was expanded, need to copy uberblock rings. */
1329         if (vd->vdev_state == VDEV_STATE_HEALTHY &&
1330             vd->vdev_copy_uberblocks == B_TRUE) {
1331                 vdev_copy_uberblocks(vd);
1332                 vd->vdev_copy_uberblocks = B_FALSE;
1333         }
1334
1335         int m = spa_multihost(vd->vdev_spa) ? MMP_BLOCKS_PER_LABEL : 0;
1336         int n = ub->ub_txg % (VDEV_UBERBLOCK_COUNT(vd) - m);
1337
1338         /* Copy the uberblock_t into the ABD */
1339         abd_t *ub_abd = abd_alloc_for_io(VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd), B_TRUE);
1340         abd_zero(ub_abd, VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd));
1341         abd_copy_from_buf(ub_abd, ub, sizeof (uberblock_t));
1342
1343         for (int l = 0; l < VDEV_LABELS; l++)
1344                 vdev_label_write(zio, vd, l, ub_abd,
1345                     VDEV_UBERBLOCK_OFFSET(vd, n), VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd),
1346                     vdev_uberblock_sync_done, good_writes,
1347                     flags | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE);
1348
1349         abd_free(ub_abd);
1350 }
1351
1352 /* Sync the uberblocks to all vdevs in svd[] */
1353 int
1354 vdev_uberblock_sync_list(vdev_t **svd, int svdcount, uberblock_t *ub, int flags)
1355 {
1356         spa_t *spa = svd[0]->vdev_spa;
1357         zio_t *zio;
1358         uint64_t good_writes = 0;
1359
1360         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
1361
1362         for (int v = 0; v < svdcount; v++)
1363                 vdev_uberblock_sync(zio, &good_writes, ub, svd[v], flags);
1364
1365         (void) zio_wait(zio);
1366
1367         /*
1368          * Flush the uberblocks to disk.  This ensures that the odd labels
1369          * are no longer needed (because the new uberblocks and the even
1370          * labels are safely on disk), so it is safe to overwrite them.
1371          */
1372         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
1373
1374         for (int v = 0; v < svdcount; v++) {
1375                 if (vdev_writeable(svd[v])) {
1376                         zio_flush(zio, svd[v]);
1377                 }
1378         }
1379
1380         (void) zio_wait(zio);
1381
1382         return (good_writes >= 1 ? 0 : EIO);
1383 }
1384
1385 /*
1386  * On success, increment the count of good writes for our top-level vdev.
1387  */
1388 static void
1389 vdev_label_sync_done(zio_t *zio)
1390 {
1391         uint64_t *good_writes = zio->io_private;
1392
1393         if (zio->io_error == 0)
1394                 atomic_inc_64(good_writes);
1395 }
1396
1397 /*
1398  * If there weren't enough good writes, indicate failure to the parent.
1399  */
1400 static void
1401 vdev_label_sync_top_done(zio_t *zio)
1402 {
1403         uint64_t *good_writes = zio->io_private;
1404
1405         if (*good_writes == 0)
1406                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
1407
1408         kmem_free(good_writes, sizeof (uint64_t));
1409 }
1410
1411 /*
1412  * We ignore errors for log and cache devices, simply free the private data.
1413  */
1414 static void
1415 vdev_label_sync_ignore_done(zio_t *zio)
1416 {
1417         kmem_free(zio->io_private, sizeof (uint64_t));
1418 }
1419
1420 /*
1421  * Write all even or odd labels to all leaves of the specified vdev.
1422  */
1423 static void
1424 vdev_label_sync(zio_t *zio, uint64_t *good_writes,
1425     vdev_t *vd, int l, uint64_t txg, int flags)
1426 {
1427         nvlist_t *label;
1428         vdev_phys_t *vp;
1429         abd_t *vp_abd;
1430         char *buf;
1431         size_t buflen;
1432
1433         for (int c = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
1434                 vdev_label_sync(zio, good_writes,
1435                     vd->vdev_child[c], l, txg, flags);
1436         }
1437
1438         if (!vd->vdev_ops->vdev_op_leaf)
1439                 return;
1440
1441         if (!vdev_writeable(vd))
1442                 return;
1443
1444         /*
1445          * Generate a label describing the top-level config to which we belong.
1446          */
1447         label = spa_config_generate(vd->vdev_spa, vd, txg, B_FALSE);
1448
1449         vp_abd = abd_alloc_linear(sizeof (vdev_phys_t), B_TRUE);
1450         abd_zero(vp_abd, sizeof (vdev_phys_t));
1451         vp = abd_to_buf(vp_abd);
1452
1453         buf = vp->vp_nvlist;
1454         buflen = sizeof (vp->vp_nvlist);
1455
1456         if (!nvlist_pack(label, &buf, &buflen, NV_ENCODE_XDR, KM_SLEEP)) {
1457                 for (; l < VDEV_LABELS; l += 2) {
1458                         vdev_label_write(zio, vd, l, vp_abd,
1459                             offsetof(vdev_label_t, vl_vdev_phys),
1460                             sizeof (vdev_phys_t),
1461                             vdev_label_sync_done, good_writes,
1462                             flags | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE);
1463                 }
1464         }
1465
1466         abd_free(vp_abd);
1467         nvlist_free(label);
1468 }
1469
1470 int
1471 vdev_label_sync_list(spa_t *spa, int l, uint64_t txg, int flags)
1472 {
1473         list_t *dl = &spa->spa_config_dirty_list;
1474         vdev_t *vd;
1475         zio_t *zio;
1476         int error;
1477
1478         /*
1479          * Write the new labels to disk.
1480          */
1481         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
1482
1483         for (vd = list_head(dl); vd != NULL; vd = list_next(dl, vd)) {
1484                 uint64_t *good_writes;
1485
1486                 ASSERT(!vd->vdev_ishole);
1487
1488                 good_writes = kmem_zalloc(sizeof (uint64_t), KM_SLEEP);
1489                 zio_t *vio = zio_null(zio, spa, NULL,
1490                     (vd->vdev_islog || vd->vdev_aux != NULL) ?
1491                     vdev_label_sync_ignore_done : vdev_label_sync_top_done,
1492                     good_writes, flags);
1493                 vdev_label_sync(vio, good_writes, vd, l, txg, flags);
1494                 zio_nowait(vio);
1495         }
1496
1497         error = zio_wait(zio);
1498
1499         /*
1500          * Flush the new labels to disk.
1501          */
1502         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
1503
1504         for (vd = list_head(dl); vd != NULL; vd = list_next(dl, vd))
1505                 zio_flush(zio, vd);
1506
1507         (void) zio_wait(zio);
1508
1509         return (error);
1510 }
1511
1512 /*
1513  * Sync the uberblock and any changes to the vdev configuration.
1514  *
1515  * The order of operations is carefully crafted to ensure that
1516  * if the system panics or loses power at any time, the state on disk
1517  * is still transactionally consistent.  The in-line comments below
1518  * describe the failure semantics at each stage.
1519  *
1520  * Moreover, vdev_config_sync() is designed to be idempotent: if it fails
1521  * at any time, you can just call it again, and it will resume its work.
1522  */
1523 int
1524 vdev_config_sync(vdev_t **svd, int svdcount, uint64_t txg)
1525 {
1526         spa_t *spa = svd[0]->vdev_spa;
1527         uberblock_t *ub = &spa->spa_uberblock;
1528         vdev_t *vd;
1529         zio_t *zio;
1530         int error = 0;
1531         int flags = ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_CANFAIL;
1532
1533 retry:
1534         /*
1535          * Normally, we don't want to try too hard to write every label and
1536          * uberblock.  If there is a flaky disk, we don't want the rest of the
1537          * sync process to block while we retry.  But if we can't write a
1538          * single label out, we should retry with ZIO_FLAG_TRYHARD before
1539          * bailing out and declaring the pool faulted.
1540          */
1541         if (error != 0) {
1542                 if ((flags & ZIO_FLAG_TRYHARD) != 0)
1543                         return (error);
1544                 flags |= ZIO_FLAG_TRYHARD;
1545         }
1546
1547         ASSERT(ub->ub_txg <= txg);
1548
1549         /*
1550          * If this isn't a resync due to I/O errors,
1551          * and nothing changed in this transaction group,
1552          * and the vdev configuration hasn't changed,
1553          * then there's nothing to do.
1554          */
1555         if (ub->ub_txg < txg) {
1556                 boolean_t changed = uberblock_update(ub, spa->spa_root_vdev,
1557                     txg, spa->spa_mmp.mmp_delay);
1558
1559                 if (!changed && list_is_empty(&spa->spa_config_dirty_list))
1560                         return (0);
1561         }
1562
1563         if (txg > spa_freeze_txg(spa))
1564                 return (0);
1565
1566         ASSERT(txg <= spa->spa_final_txg);
1567
1568         /*
1569          * Flush the write cache of every disk that's been written to
1570          * in this transaction group.  This ensures that all blocks
1571          * written in this txg will be committed to stable storage
1572          * before any uberblock that references them.
1573          */
1574         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
1575
1576         for (vd = txg_list_head(&spa->spa_vdev_txg_list, TXG_CLEAN(txg)); vd;
1577             vd = txg_list_next(&spa->spa_vdev_txg_list, vd, TXG_CLEAN(txg)))
1578                 zio_flush(zio, vd);
1579
1580         (void) zio_wait(zio);
1581
1582         /*
1583          * Sync out the even labels (L0, L2) for every dirty vdev.  If the
1584          * system dies in the middle of this process, that's OK: all of the
1585          * even labels that made it to disk will be newer than any uberblock,
1586          * and will therefore be considered invalid.  The odd labels (L1, L3),
1587          * which have not yet been touched, will still be valid.  We flush
1588          * the new labels to disk to ensure that all even-label updates
1589          * are committed to stable storage before the uberblock update.
1590          */
1591         if ((error = vdev_label_sync_list(spa, 0, txg, flags)) != 0)
1592                 goto retry;
1593
1594         /*
1595          * Sync the uberblocks to all vdevs in svd[].
1596          * If the system dies in the middle of this step, there are two cases
1597          * to consider, and the on-disk state is consistent either way:
1598          *
1599          * (1)  If none of the new uberblocks made it to disk, then the
1600          *      previous uberblock will be the newest, and the odd labels
1601          *      (which had not yet been touched) will be valid with respect
1602          *      to that uberblock.
1603          *
1604          * (2)  If one or more new uberblocks made it to disk, then they
1605          *      will be the newest, and the even labels (which had all
1606          *      been successfully committed) will be valid with respect
1607          *      to the new uberblocks.
1608          */
1609         if ((error = vdev_uberblock_sync_list(svd, svdcount, ub, flags)) != 0)
1610                 goto retry;
1611
1612         if (spa_multihost(spa))
1613                 mmp_update_uberblock(spa, ub);
1614
1615         /*
1616          * Sync out odd labels for every dirty vdev.  If the system dies
1617          * in the middle of this process, the even labels and the new
1618          * uberblocks will suffice to open the pool.  The next time
1619          * the pool is opened, the first thing we'll do -- before any
1620          * user data is modified -- is mark every vdev dirty so that
1621          * all labels will be brought up to date.  We flush the new labels
1622          * to disk to ensure that all odd-label updates are committed to
1623          * stable storage before the next transaction group begins.
1624          */
1625         if ((error = vdev_label_sync_list(spa, 1, txg, flags)) != 0)
1626                 goto retry;
1627
1628         return (0);
1629 }