granicus.if.org Git - zfs/blob - 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
 519                         /*
 520                          * There are the same number of allocated segments
 521                          * as free segments, so we will have at least one
 522                          * entry per free segment.
 523                          */
 524                         for (int i = 0; i < RANGE_TREE_HISTOGRAM_SIZE; i++) {
 525                                 seg_count += vd->vdev_mg->mg_histogram[i];
 526                         }
 527
 528                         /*
 529                          * The maximum length of a mapping is SPA_MAXBLOCKSIZE,
 530                          * so we need at least one entry per SPA_MAXBLOCKSIZE
 531                          * of allocated data.
 532                          */
 533                         seg_count += vd->vdev_stat.vs_alloc / SPA_MAXBLOCKSIZE;
 534
 535                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_INDIRECT_SIZE,
 536                             seg_count *
 537                             sizeof (vdev_indirect_mapping_entry_phys_t));
 538                 }
 539         }
 540
 541         if (!vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
 542                 nvlist_t **child;
 543                 int c, idx;
 544
 545                 ASSERT(!vd->vdev_ishole);
 546
 547                 child = kmem_alloc(vd->vdev_children * sizeof (nvlist_t *),
 548                     KM_SLEEP);
 549
 550                 for (c = 0, idx = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
 551                         vdev_t *cvd = vd->vdev_child[c];
 552
 553                         /*
 554                          * If we're generating an nvlist of removing
 555                          * vdevs then skip over any device which is
 556                          * not being removed.
 557                          */
 558                         if ((flags & VDEV_CONFIG_REMOVING) &&
 559                             !cvd->vdev_removing)
 560                                 continue;
 561
 562                         child[idx++] = vdev_config_generate(spa, cvd,
 563                             getstats, flags);
 564                 }
 565
 566                 if (idx) {
 567                         fnvlist_add_nvlist_array(nv, ZPOOL_CONFIG_CHILDREN,
 568                             child, idx);
 569                 }
 570
 571                 for (c = 0; c < idx; c++)
 572                         nvlist_free(child[c]);
 573
 574                 kmem_free(child, vd->vdev_children * sizeof (nvlist_t *));
 575
 576         } else {
 577                 const char *aux = NULL;
 578
 579                 if (vd->vdev_offline && !vd->vdev_tmpoffline)
 580                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_OFFLINE, B_TRUE);
 581                 if (vd->vdev_resilver_txg != 0)
 582                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_RESILVER_TXG,
 583                             vd->vdev_resilver_txg);
 584                 if (vd->vdev_faulted)
 585                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_FAULTED, B_TRUE);
 586                 if (vd->vdev_degraded)
 587                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_DEGRADED, B_TRUE);
 588                 if (vd->vdev_removed)
 589                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_REMOVED, B_TRUE);
 590                 if (vd->vdev_unspare)
 591                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_UNSPARE, B_TRUE);
 592                 if (vd->vdev_ishole)
 593                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_IS_HOLE, B_TRUE);
 594
 595                 /* Set the reason why we're FAULTED/DEGRADED. */
 596                 switch (vd->vdev_stat.vs_aux) {
 597                 case VDEV_AUX_ERR_EXCEEDED:
 598                         aux = "err_exceeded";
 599                         break;
 600
 601                 case VDEV_AUX_EXTERNAL:
 602                         aux = "external";
 603                         break;
 604                 }
 605
 606                 if (aux != NULL && !vd->vdev_tmpoffline) {
 607                         fnvlist_add_string(nv, ZPOOL_CONFIG_AUX_STATE, aux);
 608                 } else {
 609                         /*
 610                          * We're healthy - clear any previous AUX_STATE values.
 611                          */
 612                         if (nvlist_exists(nv, ZPOOL_CONFIG_AUX_STATE))
 613                                 nvlist_remove_all(nv, ZPOOL_CONFIG_AUX_STATE);
 614                 }
 615
 616                 if (vd->vdev_splitting && vd->vdev_orig_guid != 0LL) {
 617                         fnvlist_add_uint64(nv, ZPOOL_CONFIG_ORIG_GUID,
 618                             vd->vdev_orig_guid);
 619                 }
 620         }
 621
 622         return (nv);
 623 }
 624
 625 /*
 626  * Generate a view of the top-level vdevs.  If we currently have holes
 627  * in the namespace, then generate an array which contains a list of holey
 628  * vdevs.  Additionally, add the number of top-level children that currently
 629  * exist.
 630  */
 631 void
 632 vdev_top_config_generate(spa_t *spa, nvlist_t *config)
 633 {
 634         vdev_t *rvd = spa->spa_root_vdev;
 635         uint64_t *array;
 636         uint_t c, idx;
 637
 638         array = kmem_alloc(rvd->vdev_children * sizeof (uint64_t), KM_SLEEP);
 639
 640         for (c = 0, idx = 0; c < rvd->vdev_children; c++) {
 641                 vdev_t *tvd = rvd->vdev_child[c];
 642
 643                 if (tvd->vdev_ishole) {
 644                         array[idx++] = c;
 645                 }
 646         }
 647
 648         if (idx) {
 649                 VERIFY(nvlist_add_uint64_array(config, ZPOOL_CONFIG_HOLE_ARRAY,
 650                     array, idx) == 0);
 651         }
 652
 653         VERIFY(nvlist_add_uint64(config, ZPOOL_CONFIG_VDEV_CHILDREN,
 654             rvd->vdev_children) == 0);
 655
 656         kmem_free(array, rvd->vdev_children * sizeof (uint64_t));
 657 }
 658
 659 /*
 660  * Returns the configuration from the label of the given vdev. For vdevs
 661  * which don't have a txg value stored on their label (i.e. spares/cache)
 662  * or have not been completely initialized (txg = 0) just return
 663  * the configuration from the first valid label we find. Otherwise,
 664  * find the most up-to-date label that does not exceed the specified
 665  * 'txg' value.
 666  */
 667 nvlist_t *
 668 vdev_label_read_config(vdev_t *vd, uint64_t txg)
 669 {
 670         spa_t *spa = vd->vdev_spa;
 671         nvlist_t *config = NULL;
 672         vdev_phys_t *vp;
 673         abd_t *vp_abd;
 674         zio_t *zio;
 675         uint64_t best_txg = 0;
 676         uint64_t label_txg = 0;
 677         int error = 0;
 678         int flags = ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_CANFAIL |
 679             ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
 680
 681         ASSERT(spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_WRITER) == SCL_STATE_ALL);
 682
 683         if (!vdev_readable(vd))
 684                 return (NULL);
 685
 686         vp_abd = abd_alloc_linear(sizeof (vdev_phys_t), B_TRUE);
 687         vp = abd_to_buf(vp_abd);
 688
 689 retry:
 690         for (int l = 0; l < VDEV_LABELS; l++) {
 691                 nvlist_t *label = NULL;
 692
 693                 zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
 694
 695                 vdev_label_read(zio, vd, l, vp_abd,
 696                     offsetof(vdev_label_t, vl_vdev_phys),
 697                     sizeof (vdev_phys_t), NULL, NULL, flags);
 698
 699                 if (zio_wait(zio) == 0 &&
 700                     nvlist_unpack(vp->vp_nvlist, sizeof (vp->vp_nvlist),
 701                     &label, 0) == 0) {
 702                         /*
 703                          * Auxiliary vdevs won't have txg values in their
 704                          * labels and newly added vdevs may not have been
 705                          * completely initialized so just return the
 706                          * configuration from the first valid label we
 707                          * encounter.
 708                          */
 709                         error = nvlist_lookup_uint64(label,
 710                             ZPOOL_CONFIG_POOL_TXG, &label_txg);
 711                         if ((error || label_txg == 0) && !config) {
 712                                 config = label;
 713                                 break;
 714                         } else if (label_txg <= txg && label_txg > best_txg) {
 715                                 best_txg = label_txg;
 716                                 nvlist_free(config);
 717                                 config = fnvlist_dup(label);
 718                         }
 719                 }
 720
 721                 if (label != NULL) {
 722                         nvlist_free(label);
 723                         label = NULL;
 724                 }
 725         }
 726
 727         if (config == NULL && !(flags & ZIO_FLAG_TRYHARD)) {
 728                 flags |= ZIO_FLAG_TRYHARD;
 729                 goto retry;
 730         }
 731
 732         /*
 733          * We found a valid label but it didn't pass txg restrictions.
 734          */
 735         if (config == NULL && label_txg != 0) {
 736                 vdev_dbgmsg(vd, "label discarded as txg is too large "
 737                     "(%llu > %llu)", (u_longlong_t)label_txg,
 738                     (u_longlong_t)txg);
 739         }
 740
 741         abd_free(vp_abd);
 742
 743         return (config);
 744 }
 745
 746 /*
 747  * Determine if a device is in use.  The 'spare_guid' parameter will be filled
 748  * in with the device guid if this spare is active elsewhere on the system.
 749  */
 750 static boolean_t
 751 vdev_inuse(vdev_t *vd, uint64_t crtxg, vdev_labeltype_t reason,
 752     uint64_t *spare_guid, uint64_t *l2cache_guid)
 753 {
 754         spa_t *spa = vd->vdev_spa;
 755         uint64_t state, pool_guid, device_guid, txg, spare_pool;
 756         uint64_t vdtxg = 0;
 757         nvlist_t *label;
 758
 759         if (spare_guid)
 760                 *spare_guid = 0ULL;
 761         if (l2cache_guid)
 762                 *l2cache_guid = 0ULL;
 763
 764         /*
 765          * Read the label, if any, and perform some basic sanity checks.
 766          */
 767         if ((label = vdev_label_read_config(vd, -1ULL)) == NULL)
 768                 return (B_FALSE);
 769
 770         (void) nvlist_lookup_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_CREATE_TXG,
 771             &vdtxg);
 772
 773         if (nvlist_lookup_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_POOL_STATE,
 774             &state) != 0 ||
 775             nvlist_lookup_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_GUID,
 776             &device_guid) != 0) {
 777                 nvlist_free(label);
 778                 return (B_FALSE);
 779         }
 780
 781         if (state != POOL_STATE_SPARE && state != POOL_STATE_L2CACHE &&
 782             (nvlist_lookup_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_POOL_GUID,
 783             &pool_guid) != 0 ||
 784             nvlist_lookup_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_POOL_TXG,
 785             &txg) != 0)) {
 786                 nvlist_free(label);
 787                 return (B_FALSE);
 788         }
 789
 790         nvlist_free(label);
 791
 792         /*
 793          * Check to see if this device indeed belongs to the pool it claims to
 794          * be a part of.  The only way this is allowed is if the device is a hot
 795          * spare (which we check for later on).
 796          */
 797         if (state != POOL_STATE_SPARE && state != POOL_STATE_L2CACHE &&
 798             !spa_guid_exists(pool_guid, device_guid) &&
 799             !spa_spare_exists(device_guid, NULL, NULL) &&
 800             !spa_l2cache_exists(device_guid, NULL))
 801                 return (B_FALSE);
 802
 803         /*
 804          * If the transaction group is zero, then this an initialized (but
 805          * unused) label.  This is only an error if the create transaction
 806          * on-disk is the same as the one we're using now, in which case the
 807          * user has attempted to add the same vdev multiple times in the same
 808          * transaction.
 809          */
 810         if (state != POOL_STATE_SPARE && state != POOL_STATE_L2CACHE &&
 811             txg == 0 && vdtxg == crtxg)
 812                 return (B_TRUE);
 813
 814         /*
 815          * Check to see if this is a spare device.  We do an explicit check for
 816          * spa_has_spare() here because it may be on our pending list of spares
 817          * to add.  We also check if it is an l2cache device.
 818          */
 819         if (spa_spare_exists(device_guid, &spare_pool, NULL) ||
 820             spa_has_spare(spa, device_guid)) {
 821                 if (spare_guid)
 822                         *spare_guid = device_guid;
 823
 824                 switch (reason) {
 825                 case VDEV_LABEL_CREATE:
 826                 case VDEV_LABEL_L2CACHE:
 827                         return (B_TRUE);
 828
 829                 case VDEV_LABEL_REPLACE:
 830                         return (!spa_has_spare(spa, device_guid) ||
 831                             spare_pool != 0ULL);
 832
 833                 case VDEV_LABEL_SPARE:
 834                         return (spa_has_spare(spa, device_guid));
 835                 default:
 836                         break;
 837                 }
 838         }
 839
 840         /*
 841          * Check to see if this is an l2cache device.
 842          */
 843         if (spa_l2cache_exists(device_guid, NULL))
 844                 return (B_TRUE);
 845
 846         /*
 847          * We can't rely on a pool's state if it's been imported
 848          * read-only.  Instead we look to see if the pools is marked
 849          * read-only in the namespace and set the state to active.
 850          */
 851         if (state != POOL_STATE_SPARE && state != POOL_STATE_L2CACHE &&
 852             (spa = spa_by_guid(pool_guid, device_guid)) != NULL &&
 853             spa_mode(spa) == FREAD)
 854                 state = POOL_STATE_ACTIVE;
 855
 856         /*
 857          * If the device is marked ACTIVE, then this device is in use by another
 858          * pool on the system.
 859          */
 860         return (state == POOL_STATE_ACTIVE);
 861 }
 862
 863 /*
 864  * Initialize a vdev label.  We check to make sure each leaf device is not in
 865  * use, and writable.  We put down an initial label which we will later
 866  * overwrite with a complete label.  Note that it's important to do this
 867  * sequentially, not in parallel, so that we catch cases of multiple use of the
 868  * same leaf vdev in the vdev we're creating -- e.g. mirroring a disk with
 869  * itself.
 870  */
 871 int
 872 vdev_label_init(vdev_t *vd, uint64_t crtxg, vdev_labeltype_t reason)
 873 {
 874         spa_t *spa = vd->vdev_spa;
 875         nvlist_t *label;
 876         vdev_phys_t *vp;
 877         abd_t *vp_abd;
 878         abd_t *pad2;
 879         uberblock_t *ub;
 880         abd_t *ub_abd;
 881         zio_t *zio;
 882         char *buf;
 883         size_t buflen;
 884         int error;
 885         uint64_t spare_guid = 0, l2cache_guid = 0;
 886         int flags = ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_CANFAIL;
 887
 888         ASSERT(spa_config_held(spa, SCL_ALL, RW_WRITER) == SCL_ALL);
 889
 890         for (int c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
 891                 if ((error = vdev_label_init(vd->vdev_child[c],
 892                     crtxg, reason)) != 0)
 893                         return (error);
 894
 895         /* Track the creation time for this vdev */
 896         vd->vdev_crtxg = crtxg;
 897
 898         if (!vd->vdev_ops->vdev_op_leaf || !spa_writeable(spa))
 899                 return (0);
 900
 901         /*
 902          * Dead vdevs cannot be initialized.
 903          */
 904         if (vdev_is_dead(vd))
 905                 return (SET_ERROR(EIO));
 906
 907         /*
 908          * Determine if the vdev is in use.
 909          */
 910         if (reason != VDEV_LABEL_REMOVE && reason != VDEV_LABEL_SPLIT &&
 911             vdev_inuse(vd, crtxg, reason, &spare_guid, &l2cache_guid))
 912                 return (SET_ERROR(EBUSY));
 913
 914         /*
 915          * If this is a request to add or replace a spare or l2cache device
 916          * that is in use elsewhere on the system, then we must update the
 917          * guid (which was initialized to a random value) to reflect the
 918          * actual GUID (which is shared between multiple pools).
 919          */
 920         if (reason != VDEV_LABEL_REMOVE && reason != VDEV_LABEL_L2CACHE &&
 921             spare_guid != 0ULL) {
 922                 uint64_t guid_delta = spare_guid - vd->vdev_guid;
 923
 924                 vd->vdev_guid += guid_delta;
 925
 926                 for (vdev_t *pvd = vd; pvd != NULL; pvd = pvd->vdev_parent)
 927                         pvd->vdev_guid_sum += guid_delta;
 928
 929                 /*
 930                  * If this is a replacement, then we want to fallthrough to the
 931                  * rest of the code.  If we're adding a spare, then it's already
 932                  * labeled appropriately and we can just return.
 933                  */
 934                 if (reason == VDEV_LABEL_SPARE)
 935                         return (0);
 936                 ASSERT(reason == VDEV_LABEL_REPLACE ||
 937                     reason == VDEV_LABEL_SPLIT);
 938         }
 939
 940         if (reason != VDEV_LABEL_REMOVE && reason != VDEV_LABEL_SPARE &&
 941             l2cache_guid != 0ULL) {
 942                 uint64_t guid_delta = l2cache_guid - vd->vdev_guid;
 943
 944                 vd->vdev_guid += guid_delta;
 945
 946                 for (vdev_t *pvd = vd; pvd != NULL; pvd = pvd->vdev_parent)
 947                         pvd->vdev_guid_sum += guid_delta;
 948
 949                 /*
 950                  * If this is a replacement, then we want to fallthrough to the
 951                  * rest of the code.  If we're adding an l2cache, then it's
 952                  * already labeled appropriately and we can just return.
 953                  */
 954                 if (reason == VDEV_LABEL_L2CACHE)
 955                         return (0);
 956                 ASSERT(reason == VDEV_LABEL_REPLACE);
 957         }
 958
 959         /*
 960          * Initialize its label.
 961          */
 962         vp_abd = abd_alloc_linear(sizeof (vdev_phys_t), B_TRUE);
 963         abd_zero(vp_abd, sizeof (vdev_phys_t));
 964         vp = abd_to_buf(vp_abd);
 965
 966         /*
 967          * Generate a label describing the pool and our top-level vdev.
 968          * We mark it as being from txg 0 to indicate that it's not
 969          * really part of an active pool just yet.  The labels will
 970          * be written again with a meaningful txg by spa_sync().
 971          */
 972         if (reason == VDEV_LABEL_SPARE ||
 973             (reason == VDEV_LABEL_REMOVE && vd->vdev_isspare)) {
 974                 /*
 975                  * For inactive hot spares, we generate a special label that
 976                  * identifies as a mutually shared hot spare.  We write the
 977                  * label if we are adding a hot spare, or if we are removing an
 978                  * active hot spare (in which case we want to revert the
 979                  * labels).
 980                  */
 981                 VERIFY(nvlist_alloc(&label, NV_UNIQUE_NAME, KM_SLEEP) == 0);
 982
 983                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_VERSION,
 984                     spa_version(spa)) == 0);
 985                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_POOL_STATE,
 986                     POOL_STATE_SPARE) == 0);
 987                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_GUID,
 988                     vd->vdev_guid) == 0);
 989         } else if (reason == VDEV_LABEL_L2CACHE ||
 990             (reason == VDEV_LABEL_REMOVE && vd->vdev_isl2cache)) {
 991                 /*
 992                  * For level 2 ARC devices, add a special label.
 993                  */
 994                 VERIFY(nvlist_alloc(&label, NV_UNIQUE_NAME, KM_SLEEP) == 0);
 995
 996                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_VERSION,
 997                     spa_version(spa)) == 0);
 998                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_POOL_STATE,
 999                     POOL_STATE_L2CACHE) == 0);
1000                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_GUID,
1001                     vd->vdev_guid) == 0);
1002         } else {
1003                 uint64_t txg = 0ULL;
1004
1005                 if (reason == VDEV_LABEL_SPLIT)
1006                         txg = spa->spa_uberblock.ub_txg;
1007                 label = spa_config_generate(spa, vd, txg, B_FALSE);
1008
1009                 /*
1010                  * Add our creation time.  This allows us to detect multiple
1011                  * vdev uses as described above, and automatically expires if we
1012                  * fail.
1013                  */
1014                 VERIFY(nvlist_add_uint64(label, ZPOOL_CONFIG_CREATE_TXG,
1015                     crtxg) == 0);
1016         }
1017
1018         buf = vp->vp_nvlist;
1019         buflen = sizeof (vp->vp_nvlist);
1020
1021         error = nvlist_pack(label, &buf, &buflen, NV_ENCODE_XDR, KM_SLEEP);
1022         if (error != 0) {
1023                 nvlist_free(label);
1024                 abd_free(vp_abd);
1025                 /* EFAULT means nvlist_pack ran out of room */
1026                 return (SET_ERROR(error == EFAULT ? ENAMETOOLONG : EINVAL));
1027         }
1028
1029         /*
1030          * Initialize uberblock template.
1031          */
1032         ub_abd = abd_alloc_linear(VDEV_UBERBLOCK_RING, B_TRUE);
1033         abd_zero(ub_abd, VDEV_UBERBLOCK_RING);
1034         abd_copy_from_buf(ub_abd, &spa->spa_uberblock, sizeof (uberblock_t));
1035         ub = abd_to_buf(ub_abd);
1036         ub->ub_txg = 0;
1037
1038         /* Initialize the 2nd padding area. */
1039         pad2 = abd_alloc_for_io(VDEV_PAD_SIZE, B_TRUE);
1040         abd_zero(pad2, VDEV_PAD_SIZE);
1041
1042         /*
1043          * Write everything in parallel.
1044          */
1045 retry:
1046         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
1047
1048         for (int l = 0; l < VDEV_LABELS; l++) {
1049
1050                 vdev_label_write(zio, vd, l, vp_abd,
1051                     offsetof(vdev_label_t, vl_vdev_phys),
1052                     sizeof (vdev_phys_t), NULL, NULL, flags);
1053
1054                 /*
1055                  * Skip the 1st padding area.
1056                  * Zero out the 2nd padding area where it might have
1057                  * left over data from previous filesystem format.
1058                  */
1059                 vdev_label_write(zio, vd, l, pad2,
1060                     offsetof(vdev_label_t, vl_pad2),
1061                     VDEV_PAD_SIZE, NULL, NULL, flags);
1062
1063                 vdev_label_write(zio, vd, l, ub_abd,
1064                     offsetof(vdev_label_t, vl_uberblock),
1065                     VDEV_UBERBLOCK_RING, NULL, NULL, flags);
1066         }
1067
1068         error = zio_wait(zio);
1069
1070         if (error != 0 && !(flags & ZIO_FLAG_TRYHARD)) {
1071                 flags |= ZIO_FLAG_TRYHARD;
1072                 goto retry;
1073         }
1074
1075         nvlist_free(label);
1076         abd_free(pad2);
1077         abd_free(ub_abd);
1078         abd_free(vp_abd);
1079
1080         /*
1081          * If this vdev hasn't been previously identified as a spare, then we
1082          * mark it as such only if a) we are labeling it as a spare, or b) it
1083          * exists as a spare elsewhere in the system.  Do the same for
1084          * level 2 ARC devices.
1085          */
1086         if (error == 0 && !vd->vdev_isspare &&
1087             (reason == VDEV_LABEL_SPARE ||
1088             spa_spare_exists(vd->vdev_guid, NULL, NULL)))
1089                 spa_spare_add(vd);
1090
1091         if (error == 0 && !vd->vdev_isl2cache &&
1092             (reason == VDEV_LABEL_L2CACHE ||
1093             spa_l2cache_exists(vd->vdev_guid, NULL)))
1094                 spa_l2cache_add(vd);
1095
1096         return (error);
1097 }
1098
1099 /*
1100  * ==========================================================================
1101  * uberblock load/sync
1102  * ==========================================================================
1103  */
1104
1105 /*
1106  * Consider the following situation: txg is safely synced to disk.  We've
1107  * written the first uberblock for txg + 1, and then we lose power.  When we
1108  * come back up, we fail to see the uberblock for txg + 1 because, say,
1109  * it was on a mirrored device and the replica to which we wrote txg + 1
1110  * is now offline.  If we then make some changes and sync txg + 1, and then
1111  * the missing replica comes back, then for a few seconds we'll have two
1112  * conflicting uberblocks on disk with the same txg.  The solution is simple:
1113  * among uberblocks with equal txg, choose the one with the latest timestamp.
1114  */
1115 static int
1116 vdev_uberblock_compare(const uberblock_t *ub1, const uberblock_t *ub2)
1117 {
1118         int cmp = AVL_CMP(ub1->ub_txg, ub2->ub_txg);
1119         if (likely(cmp))
1120                 return (cmp);
1121
1122         return (AVL_CMP(ub1->ub_timestamp, ub2->ub_timestamp));
1123 }
1124
1125 struct ubl_cbdata {
1126         uberblock_t     *ubl_ubbest;    /* Best uberblock */
1127         vdev_t          *ubl_vd;        /* vdev associated with the above */
1128 };
1129
1130 static void
1131 vdev_uberblock_load_done(zio_t *zio)
1132 {
1133         vdev_t *vd = zio->io_vd;
1134         spa_t *spa = zio->io_spa;
1135         zio_t *rio = zio->io_private;
1136         uberblock_t *ub = abd_to_buf(zio->io_abd);
1137         struct ubl_cbdata *cbp = rio->io_private;
1138
1139         ASSERT3U(zio->io_size, ==, VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd));
1140
1141         if (zio->io_error == 0 && uberblock_verify(ub) == 0) {
1142                 mutex_enter(&rio->io_lock);
1143                 if (ub->ub_txg <= spa->spa_load_max_txg &&
1144                     vdev_uberblock_compare(ub, cbp->ubl_ubbest) > 0) {
1145                         /*
1146                          * Keep track of the vdev in which this uberblock
1147                          * was found. We will use this information later
1148                          * to obtain the config nvlist associated with
1149                          * this uberblock.
1150                          */
1151                         *cbp->ubl_ubbest = *ub;
1152                         cbp->ubl_vd = vd;
1153                 }
1154                 mutex_exit(&rio->io_lock);
1155         }
1156
1157         abd_free(zio->io_abd);
1158 }
1159
1160 static void
1161 vdev_uberblock_load_impl(zio_t *zio, vdev_t *vd, int flags,
1162     struct ubl_cbdata *cbp)
1163 {
1164         for (int c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1165                 vdev_uberblock_load_impl(zio, vd->vdev_child[c], flags, cbp);
1166
1167         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && vdev_readable(vd)) {
1168                 for (int l = 0; l < VDEV_LABELS; l++) {
1169                         for (int n = 0; n < VDEV_UBERBLOCK_COUNT(vd); n++) {
1170                                 vdev_label_read(zio, vd, l,
1171                                     abd_alloc_linear(VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd),
1172                                     B_TRUE), VDEV_UBERBLOCK_OFFSET(vd, n),
1173                                     VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd),
1174                                     vdev_uberblock_load_done, zio, flags);
1175                         }
1176                 }
1177         }
1178 }
1179
1180 /*
1181  * Reads the 'best' uberblock from disk along with its associated
1182  * configuration. First, we read the uberblock array of each label of each
1183  * vdev, keeping track of the uberblock with the highest txg in each array.
1184  * Then, we read the configuration from the same vdev as the best uberblock.
1185  */
1186 void
1187 vdev_uberblock_load(vdev_t *rvd, uberblock_t *ub, nvlist_t **config)
1188 {
1189         zio_t *zio;
1190         spa_t *spa = rvd->vdev_spa;
1191         struct ubl_cbdata cb;
1192         int flags = ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_CANFAIL |
1193             ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_TRYHARD;
1194
1195         ASSERT(ub);
1196         ASSERT(config);
1197
1198         bzero(ub, sizeof (uberblock_t));
1199         *config = NULL;
1200
1201         cb.ubl_ubbest = ub;
1202         cb.ubl_vd = NULL;
1203
1204         spa_config_enter(spa, SCL_ALL, FTAG, RW_WRITER);
1205         zio = zio_root(spa, NULL, &cb, flags);
1206         vdev_uberblock_load_impl(zio, rvd, flags, &cb);
1207         (void) zio_wait(zio);
1208
1209         /*
1210          * It's possible that the best uberblock was discovered on a label
1211          * that has a configuration which was written in a future txg.
1212          * Search all labels on this vdev to find the configuration that
1213          * matches the txg for our uberblock.
1214          */
1215         if (cb.ubl_vd != NULL) {
1216                 vdev_dbgmsg(cb.ubl_vd, "best uberblock found for spa %s. "
1217                     "txg %llu", spa->spa_name, (u_longlong_t)ub->ub_txg);
1218
1219                 *config = vdev_label_read_config(cb.ubl_vd, ub->ub_txg);
1220                 if (*config == NULL && spa->spa_extreme_rewind) {
1221                         vdev_dbgmsg(cb.ubl_vd, "failed to read label config. "
1222                             "Trying again without txg restrictions.");
1223                         *config = vdev_label_read_config(cb.ubl_vd, UINT64_MAX);
1224                 }
1225                 if (*config == NULL) {
1226                         vdev_dbgmsg(cb.ubl_vd, "failed to read label config");
1227                 }
1228         }
1229         spa_config_exit(spa, SCL_ALL, FTAG);
1230 }
1231
1232 /*
1233  * For use when a leaf vdev is expanded.
1234  * The location of labels 2 and 3 changed, and at the new location the
1235  * uberblock rings are either empty or contain garbage.  The sync will write
1236  * new configs there because the vdev is dirty, but expansion also needs the
1237  * uberblock rings copied.  Read them from label 0 which did not move.
1238  *
1239  * Since the point is to populate labels {2,3} with valid uberblocks,
1240  * we zero uberblocks we fail to read or which are not valid.
1241  */
1242
1243 static void
1244 vdev_copy_uberblocks(vdev_t *vd)
1245 {
1246         abd_t *ub_abd;
1247         zio_t *write_zio;
1248         int locks = (SCL_L2ARC | SCL_ZIO);
1249         int flags = ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_CANFAIL |
1250             ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1251
1252         ASSERT(spa_config_held(vd->vdev_spa, SCL_STATE, RW_READER) ==
1253             SCL_STATE);
1254         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1255
1256         spa_config_enter(vd->vdev_spa, locks, FTAG, RW_READER);
1257
1258         ub_abd = abd_alloc_linear(VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd), B_TRUE);
1259
1260         write_zio = zio_root(vd->vdev_spa, NULL, NULL, flags);
1261         for (int n = 0; n < VDEV_UBERBLOCK_COUNT(vd); n++) {
1262                 const int src_label = 0;
1263                 zio_t *zio;
1264
1265                 zio = zio_root(vd->vdev_spa, NULL, NULL, flags);
1266                 vdev_label_read(zio, vd, src_label, ub_abd,
1267                     VDEV_UBERBLOCK_OFFSET(vd, n), VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd),
1268                     NULL, NULL, flags);
1269
1270                 if (zio_wait(zio) || uberblock_verify(abd_to_buf(ub_abd)))
1271                         abd_zero(ub_abd, VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd));
1272
1273                 for (int l = 2; l < VDEV_LABELS; l++)
1274                         vdev_label_write(write_zio, vd, l, ub_abd,
1275                             VDEV_UBERBLOCK_OFFSET(vd, n),
1276                             VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd), NULL, NULL,
1277                             flags | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE);
1278         }
1279         (void) zio_wait(write_zio);
1280
1281         spa_config_exit(vd->vdev_spa, locks, FTAG);
1282
1283         abd_free(ub_abd);
1284 }
1285
1286 /*
1287  * On success, increment root zio's count of good writes.
1288  * We only get credit for writes to known-visible vdevs; see spa_vdev_add().
1289  */
1290 static void
1291 vdev_uberblock_sync_done(zio_t *zio)
1292 {
1293         uint64_t *good_writes = zio->io_private;
1294
1295         if (zio->io_error == 0 && zio->io_vd->vdev_top->vdev_ms_array != 0)
1296                 atomic_inc_64(good_writes);
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Write the uberblock to all labels of all leaves of the specified vdev.
1301  */
1302 static void
1303 vdev_uberblock_sync(zio_t *zio, uint64_t *good_writes,
1304     uberblock_t *ub, vdev_t *vd, int flags)
1305 {
1306         for (uint64_t c = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
1307                 vdev_uberblock_sync(zio, good_writes,
1308                     ub, vd->vdev_child[c], flags);
1309         }
1310
1311         if (!vd->vdev_ops->vdev_op_leaf)
1312                 return;
1313
1314         if (!vdev_writeable(vd))
1315                 return;
1316
1317         /* If the vdev was expanded, need to copy uberblock rings. */
1318         if (vd->vdev_state == VDEV_STATE_HEALTHY &&
1319             vd->vdev_copy_uberblocks == B_TRUE) {
1320                 vdev_copy_uberblocks(vd);
1321                 vd->vdev_copy_uberblocks = B_FALSE;
1322         }
1323
1324         int m = spa_multihost(vd->vdev_spa) ? MMP_BLOCKS_PER_LABEL : 0;
1325         int n = ub->ub_txg % (VDEV_UBERBLOCK_COUNT(vd) - m);
1326
1327         /* Copy the uberblock_t into the ABD */
1328         abd_t *ub_abd = abd_alloc_for_io(VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd), B_TRUE);
1329         abd_zero(ub_abd, VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd));
1330         abd_copy_from_buf(ub_abd, ub, sizeof (uberblock_t));
1331
1332         for (int l = 0; l < VDEV_LABELS; l++)
1333                 vdev_label_write(zio, vd, l, ub_abd,
1334                     VDEV_UBERBLOCK_OFFSET(vd, n), VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd),
1335                     vdev_uberblock_sync_done, good_writes,
1336                     flags | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE);
1337
1338         abd_free(ub_abd);
1339 }
1340
1341 /* Sync the uberblocks to all vdevs in svd[] */
1342 int
1343 vdev_uberblock_sync_list(vdev_t **svd, int svdcount, uberblock_t *ub, int flags)
1344 {
1345         spa_t *spa = svd[0]->vdev_spa;
1346         zio_t *zio;
1347         uint64_t good_writes = 0;
1348
1349         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
1350
1351         for (int v = 0; v < svdcount; v++)
1352                 vdev_uberblock_sync(zio, &good_writes, ub, svd[v], flags);
1353
1354         (void) zio_wait(zio);
1355
1356         /*
1357          * Flush the uberblocks to disk.  This ensures that the odd labels
1358          * are no longer needed (because the new uberblocks and the even
1359          * labels are safely on disk), so it is safe to overwrite them.
1360          */
1361         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
1362
1363         for (int v = 0; v < svdcount; v++) {
1364                 if (vdev_writeable(svd[v])) {
1365                         zio_flush(zio, svd[v]);
1366                 }
1367         }
1368
1369         (void) zio_wait(zio);
1370
1371         return (good_writes >= 1 ? 0 : EIO);
1372 }
1373
1374 /*
1375  * On success, increment the count of good writes for our top-level vdev.
1376  */
1377 static void
1378 vdev_label_sync_done(zio_t *zio)
1379 {
1380         uint64_t *good_writes = zio->io_private;
1381
1382         if (zio->io_error == 0)
1383                 atomic_inc_64(good_writes);
1384 }
1385
1386 /*
1387  * If there weren't enough good writes, indicate failure to the parent.
1388  */
1389 static void
1390 vdev_label_sync_top_done(zio_t *zio)
1391 {
1392         uint64_t *good_writes = zio->io_private;
1393
1394         if (*good_writes == 0)
1395                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
1396
1397         kmem_free(good_writes, sizeof (uint64_t));
1398 }
1399
1400 /*
1401  * We ignore errors for log and cache devices, simply free the private data.
1402  */
1403 static void
1404 vdev_label_sync_ignore_done(zio_t *zio)
1405 {
1406         kmem_free(zio->io_private, sizeof (uint64_t));
1407 }
1408
1409 /*
1410  * Write all even or odd labels to all leaves of the specified vdev.
1411  */
1412 static void
1413 vdev_label_sync(zio_t *zio, uint64_t *good_writes,
1414     vdev_t *vd, int l, uint64_t txg, int flags)
1415 {
1416         nvlist_t *label;
1417         vdev_phys_t *vp;
1418         abd_t *vp_abd;
1419         char *buf;
1420         size_t buflen;
1421
1422         for (int c = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
1423                 vdev_label_sync(zio, good_writes,
1424                     vd->vdev_child[c], l, txg, flags);
1425         }
1426
1427         if (!vd->vdev_ops->vdev_op_leaf)
1428                 return;
1429
1430         if (!vdev_writeable(vd))
1431                 return;
1432
1433         /*
1434          * Generate a label describing the top-level config to which we belong.
1435          */
1436         label = spa_config_generate(vd->vdev_spa, vd, txg, B_FALSE);
1437
1438         vp_abd = abd_alloc_linear(sizeof (vdev_phys_t), B_TRUE);
1439         abd_zero(vp_abd, sizeof (vdev_phys_t));
1440         vp = abd_to_buf(vp_abd);
1441
1442         buf = vp->vp_nvlist;
1443         buflen = sizeof (vp->vp_nvlist);
1444
1445         if (!nvlist_pack(label, &buf, &buflen, NV_ENCODE_XDR, KM_SLEEP)) {
1446                 for (; l < VDEV_LABELS; l += 2) {
1447                         vdev_label_write(zio, vd, l, vp_abd,
1448                             offsetof(vdev_label_t, vl_vdev_phys),
1449                             sizeof (vdev_phys_t),
1450                             vdev_label_sync_done, good_writes,
1451                             flags | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE);
1452                 }
1453         }
1454
1455         abd_free(vp_abd);
1456         nvlist_free(label);
1457 }
1458
1459 int
1460 vdev_label_sync_list(spa_t *spa, int l, uint64_t txg, int flags)
1461 {
1462         list_t *dl = &spa->spa_config_dirty_list;
1463         vdev_t *vd;
1464         zio_t *zio;
1465         int error;
1466
1467         /*
1468          * Write the new labels to disk.
1469          */
1470         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
1471
1472         for (vd = list_head(dl); vd != NULL; vd = list_next(dl, vd)) {
1473                 uint64_t *good_writes;
1474
1475                 ASSERT(!vd->vdev_ishole);
1476
1477                 good_writes = kmem_zalloc(sizeof (uint64_t), KM_SLEEP);
1478                 zio_t *vio = zio_null(zio, spa, NULL,
1479                     (vd->vdev_islog || vd->vdev_aux != NULL) ?
1480                     vdev_label_sync_ignore_done : vdev_label_sync_top_done,
1481                     good_writes, flags);
1482                 vdev_label_sync(vio, good_writes, vd, l, txg, flags);
1483                 zio_nowait(vio);
1484         }
1485
1486         error = zio_wait(zio);
1487
1488         /*
1489          * Flush the new labels to disk.
1490          */
1491         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
1492
1493         for (vd = list_head(dl); vd != NULL; vd = list_next(dl, vd))
1494                 zio_flush(zio, vd);
1495
1496         (void) zio_wait(zio);
1497
1498         return (error);
1499 }
1500
1501 /*
1502  * Sync the uberblock and any changes to the vdev configuration.
1503  *
1504  * The order of operations is carefully crafted to ensure that
1505  * if the system panics or loses power at any time, the state on disk
1506  * is still transactionally consistent.  The in-line comments below
1507  * describe the failure semantics at each stage.
1508  *
1509  * Moreover, vdev_config_sync() is designed to be idempotent: if it fails
1510  * at any time, you can just call it again, and it will resume its work.
1511  */
1512 int
1513 vdev_config_sync(vdev_t **svd, int svdcount, uint64_t txg)
1514 {
1515         spa_t *spa = svd[0]->vdev_spa;
1516         uberblock_t *ub = &spa->spa_uberblock;
1517         vdev_t *vd;
1518         zio_t *zio;
1519         int error = 0;
1520         int flags = ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_CANFAIL;
1521
1522 retry:
1523         /*
1524          * Normally, we don't want to try too hard to write every label and
1525          * uberblock.  If there is a flaky disk, we don't want the rest of the
1526          * sync process to block while we retry.  But if we can't write a
1527          * single label out, we should retry with ZIO_FLAG_TRYHARD before
1528          * bailing out and declaring the pool faulted.
1529          */
1530         if (error != 0) {
1531                 if ((flags & ZIO_FLAG_TRYHARD) != 0)
1532                         return (error);
1533                 flags |= ZIO_FLAG_TRYHARD;
1534         }
1535
1536         ASSERT(ub->ub_txg <= txg);
1537
1538         /*
1539          * If this isn't a resync due to I/O errors,
1540          * and nothing changed in this transaction group,
1541          * and the vdev configuration hasn't changed,
1542          * then there's nothing to do.
1543          */
1544         if (ub->ub_txg < txg) {
1545                 boolean_t changed = uberblock_update(ub, spa->spa_root_vdev,
1546                     txg, spa->spa_mmp.mmp_delay);
1547
1548                 if (!changed && list_is_empty(&spa->spa_config_dirty_list))
1549                         return (0);
1550         }
1551
1552         if (txg > spa_freeze_txg(spa))
1553                 return (0);
1554
1555         ASSERT(txg <= spa->spa_final_txg);
1556
1557         /*
1558          * Flush the write cache of every disk that's been written to
1559          * in this transaction group.  This ensures that all blocks
1560          * written in this txg will be committed to stable storage
1561          * before any uberblock that references them.
1562          */
1563         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, flags);
1564
1565         for (vd = txg_list_head(&spa->spa_vdev_txg_list, TXG_CLEAN(txg)); vd;
1566             vd = txg_list_next(&spa->spa_vdev_txg_list, vd, TXG_CLEAN(txg)))
1567                 zio_flush(zio, vd);
1568
1569         (void) zio_wait(zio);
1570
1571         /*
1572          * Sync out the even labels (L0, L2) for every dirty vdev.  If the
1573          * system dies in the middle of this process, that's OK: all of the
1574          * even labels that made it to disk will be newer than any uberblock,
1575          * and will therefore be considered invalid.  The odd labels (L1, L3),
1576          * which have not yet been touched, will still be valid.  We flush
1577          * the new labels to disk to ensure that all even-label updates
1578          * are committed to stable storage before the uberblock update.
1579          */
1580         if ((error = vdev_label_sync_list(spa, 0, txg, flags)) != 0)
1581                 goto retry;
1582
1583         /*
1584          * Sync the uberblocks to all vdevs in svd[].
1585          * If the system dies in the middle of this step, there are two cases
1586          * to consider, and the on-disk state is consistent either way:
1587          *
1588          * (1)  If none of the new uberblocks made it to disk, then the
1589          *      previous uberblock will be the newest, and the odd labels
1590          *      (which had not yet been touched) will be valid with respect
1591          *      to that uberblock.
1592          *
1593          * (2)  If one or more new uberblocks made it to disk, then they
1594          *      will be the newest, and the even labels (which had all
1595          *      been successfully committed) will be valid with respect
1596          *      to the new uberblocks.
1597          */
1598         if ((error = vdev_uberblock_sync_list(svd, svdcount, ub, flags)) != 0)
1599                 goto retry;
1600
1601         if (spa_multihost(spa))
1602                 mmp_update_uberblock(spa, ub);
1603
1604         /*
1605          * Sync out odd labels for every dirty vdev.  If the system dies
1606          * in the middle of this process, the even labels and the new
1607          * uberblocks will suffice to open the pool.  The next time
1608          * the pool is opened, the first thing we'll do -- before any
1609          * user data is modified -- is mark every vdev dirty so that
1610          * all labels will be brought up to date.  We flush the new labels
1611          * to disk to ensure that all odd-label updates are committed to
1612          * stable storage before the next transaction group begins.
1613          */
1614         if ((error = vdev_label_sync_list(spa, 1, txg, flags)) != 0)
1615                 goto retry;
1616
1617         return (0);
1618 }