]> granicus.if.org Git - zfs/blob - module/zfs/vdev_mirror.c
Check ashift validity in 'zpool add'
[zfs] / module / zfs / vdev_mirror.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright 2010 Sun Microsystems, Inc.  All rights reserved.
23  * Use is subject to license terms.
24  */
25
26 /*
27  * Copyright (c) 2012, 2015 by Delphix. All rights reserved.
28  */
29
30 #include <sys/zfs_context.h>
31 #include <sys/spa.h>
32 #include <sys/vdev_impl.h>
33 #include <sys/zio.h>
34 #include <sys/abd.h>
35 #include <sys/fs/zfs.h>
36
37 /*
38  * Virtual device vector for mirroring.
39  */
40
41 typedef struct mirror_child {
42         vdev_t          *mc_vd;
43         uint64_t        mc_offset;
44         int             mc_error;
45         int             mc_load;
46         uint8_t         mc_tried;
47         uint8_t         mc_skipped;
48         uint8_t         mc_speculative;
49 } mirror_child_t;
50
51 typedef struct mirror_map {
52         int             *mm_preferred;
53         int             mm_preferred_cnt;
54         int             mm_children;
55         boolean_t       mm_replacing;
56         boolean_t       mm_root;
57         mirror_child_t  mm_child[];
58 } mirror_map_t;
59
60 static int vdev_mirror_shift = 21;
61
62 /*
63  * The load configuration settings below are tuned by default for
64  * the case where all devices are of the same rotational type.
65  *
66  * If there is a mixture of rotating and non-rotating media, setting
67  * zfs_vdev_mirror_non_rotating_seek_inc to 0 may well provide better results
68  * as it will direct more reads to the non-rotating vdevs which are more likely
69  * to have a higher performance.
70  */
71
72 /* Rotating media load calculation configuration. */
73 static int zfs_vdev_mirror_rotating_inc = 0;
74 static int zfs_vdev_mirror_rotating_seek_inc = 5;
75 static int zfs_vdev_mirror_rotating_seek_offset = 1 * 1024 * 1024;
76
77 /* Non-rotating media load calculation configuration. */
78 static int zfs_vdev_mirror_non_rotating_inc = 0;
79 static int zfs_vdev_mirror_non_rotating_seek_inc = 1;
80
81 static inline size_t
82 vdev_mirror_map_size(int children)
83 {
84         return (offsetof(mirror_map_t, mm_child[children]) +
85             sizeof (int) * children);
86 }
87
88 static inline mirror_map_t *
89 vdev_mirror_map_alloc(int children, boolean_t replacing, boolean_t root)
90 {
91         mirror_map_t *mm;
92
93         mm = kmem_zalloc(vdev_mirror_map_size(children), KM_SLEEP);
94         mm->mm_children = children;
95         mm->mm_replacing = replacing;
96         mm->mm_root = root;
97         mm->mm_preferred = (int *)((uintptr_t)mm +
98             offsetof(mirror_map_t, mm_child[children]));
99
100         return (mm);
101 }
102
103 static void
104 vdev_mirror_map_free(zio_t *zio)
105 {
106         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
107
108         kmem_free(mm, vdev_mirror_map_size(mm->mm_children));
109 }
110
111 static const zio_vsd_ops_t vdev_mirror_vsd_ops = {
112         vdev_mirror_map_free,
113         zio_vsd_default_cksum_report
114 };
115
116 static int
117 vdev_mirror_load(mirror_map_t *mm, vdev_t *vd, uint64_t zio_offset)
118 {
119         uint64_t lastoffset;
120         int load;
121
122         /* All DVAs have equal weight at the root. */
123         if (mm->mm_root)
124                 return (INT_MAX);
125
126         /*
127          * We don't return INT_MAX if the device is resilvering i.e.
128          * vdev_resilver_txg != 0 as when tested performance was slightly
129          * worse overall when resilvering with compared to without.
130          */
131
132         /* Standard load based on pending queue length. */
133         load = vdev_queue_length(vd);
134         lastoffset = vdev_queue_lastoffset(vd);
135
136         if (vd->vdev_nonrot) {
137                 /* Non-rotating media. */
138                 if (lastoffset == zio_offset)
139                         return (load + zfs_vdev_mirror_non_rotating_inc);
140
141                 /*
142                  * Apply a seek penalty even for non-rotating devices as
143                  * sequential I/O's can be aggregated into fewer operations on
144                  * the device, thus avoiding unnecessary per-command overhead
145                  * and boosting performance.
146                  */
147                 return (load + zfs_vdev_mirror_non_rotating_seek_inc);
148         }
149
150         /* Rotating media I/O's which directly follow the last I/O. */
151         if (lastoffset == zio_offset)
152                 return (load + zfs_vdev_mirror_rotating_inc);
153
154         /*
155          * Apply half the seek increment to I/O's within seek offset
156          * of the last I/O queued to this vdev as they should incur less
157          * of a seek increment.
158          */
159         if (ABS(lastoffset - zio_offset) <
160             zfs_vdev_mirror_rotating_seek_offset)
161                 return (load + (zfs_vdev_mirror_rotating_seek_inc / 2));
162
163         /* Apply the full seek increment to all other I/O's. */
164         return (load + zfs_vdev_mirror_rotating_seek_inc);
165 }
166
167 /*
168  * Avoid inlining the function to keep vdev_mirror_io_start(), which
169  * is this functions only caller, as small as possible on the stack.
170  */
171 noinline static mirror_map_t *
172 vdev_mirror_map_init(zio_t *zio)
173 {
174         mirror_map_t *mm = NULL;
175         mirror_child_t *mc;
176         vdev_t *vd = zio->io_vd;
177         int c;
178
179         if (vd == NULL) {
180                 dva_t *dva = zio->io_bp->blk_dva;
181                 spa_t *spa = zio->io_spa;
182
183                 mm = vdev_mirror_map_alloc(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), B_FALSE,
184                     B_TRUE);
185                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
186                         mc = &mm->mm_child[c];
187
188                         mc->mc_vd = vdev_lookup_top(spa, DVA_GET_VDEV(&dva[c]));
189                         mc->mc_offset = DVA_GET_OFFSET(&dva[c]);
190                 }
191         } else {
192                 mm = vdev_mirror_map_alloc(vd->vdev_children,
193                     (vd->vdev_ops == &vdev_replacing_ops ||
194                     vd->vdev_ops == &vdev_spare_ops), B_FALSE);
195                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
196                         mc = &mm->mm_child[c];
197                         mc->mc_vd = vd->vdev_child[c];
198                         mc->mc_offset = zio->io_offset;
199                 }
200         }
201
202         zio->io_vsd = mm;
203         zio->io_vsd_ops = &vdev_mirror_vsd_ops;
204         return (mm);
205 }
206
207 static int
208 vdev_mirror_open(vdev_t *vd, uint64_t *asize, uint64_t *max_asize,
209     uint64_t *ashift)
210 {
211         int numerrors = 0;
212         int lasterror = 0;
213         int c;
214
215         if (vd->vdev_children == 0) {
216                 vd->vdev_stat.vs_aux = VDEV_AUX_BAD_LABEL;
217                 return (SET_ERROR(EINVAL));
218         }
219
220         vdev_open_children(vd);
221
222         for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
223                 vdev_t *cvd = vd->vdev_child[c];
224
225                 if (cvd->vdev_open_error) {
226                         lasterror = cvd->vdev_open_error;
227                         numerrors++;
228                         continue;
229                 }
230
231                 *asize = MIN(*asize - 1, cvd->vdev_asize - 1) + 1;
232                 *max_asize = MIN(*max_asize - 1, cvd->vdev_max_asize - 1) + 1;
233                 *ashift = MAX(*ashift, cvd->vdev_ashift);
234         }
235
236         if (numerrors == vd->vdev_children) {
237                 vd->vdev_stat.vs_aux = VDEV_AUX_NO_REPLICAS;
238                 return (lasterror);
239         }
240
241         return (0);
242 }
243
244 static void
245 vdev_mirror_close(vdev_t *vd)
246 {
247         int c;
248
249         for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
250                 vdev_close(vd->vdev_child[c]);
251 }
252
253 static void
254 vdev_mirror_child_done(zio_t *zio)
255 {
256         mirror_child_t *mc = zio->io_private;
257
258         mc->mc_error = zio->io_error;
259         mc->mc_tried = 1;
260         mc->mc_skipped = 0;
261 }
262
263 static void
264 vdev_mirror_scrub_done(zio_t *zio)
265 {
266         mirror_child_t *mc = zio->io_private;
267
268         if (zio->io_error == 0) {
269                 zio_t *pio;
270                 zio_link_t *zl = NULL;
271
272                 mutex_enter(&zio->io_lock);
273                 while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL) {
274                         mutex_enter(&pio->io_lock);
275                         ASSERT3U(zio->io_size, >=, pio->io_size);
276                         abd_copy(pio->io_abd, zio->io_abd, pio->io_size);
277                         mutex_exit(&pio->io_lock);
278                 }
279                 mutex_exit(&zio->io_lock);
280         }
281
282         abd_free(zio->io_abd);
283
284         mc->mc_error = zio->io_error;
285         mc->mc_tried = 1;
286         mc->mc_skipped = 0;
287 }
288
289 /*
290  * Check the other, lower-index DVAs to see if they're on the same
291  * vdev as the child we picked.  If they are, use them since they
292  * are likely to have been allocated from the primary metaslab in
293  * use at the time, and hence are more likely to have locality with
294  * single-copy data.
295  */
296 static int
297 vdev_mirror_dva_select(zio_t *zio, int p)
298 {
299         dva_t *dva = zio->io_bp->blk_dva;
300         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
301         int preferred;
302         int c;
303
304         preferred = mm->mm_preferred[p];
305         for (p--; p >= 0; p--) {
306                 c = mm->mm_preferred[p];
307                 if (DVA_GET_VDEV(&dva[c]) == DVA_GET_VDEV(&dva[preferred]))
308                         preferred = c;
309         }
310         return (preferred);
311 }
312
313 static int
314 vdev_mirror_preferred_child_randomize(zio_t *zio)
315 {
316         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
317         int p;
318
319         if (mm->mm_root) {
320                 p = spa_get_random(mm->mm_preferred_cnt);
321                 return (vdev_mirror_dva_select(zio, p));
322         }
323
324         /*
325          * To ensure we don't always favour the first matching vdev,
326          * which could lead to wear leveling issues on SSD's, we
327          * use the I/O offset as a pseudo random seed into the vdevs
328          * which have the lowest load.
329          */
330         p = (zio->io_offset >> vdev_mirror_shift) % mm->mm_preferred_cnt;
331         return (mm->mm_preferred[p]);
332 }
333
334 /*
335  * Try to find a vdev whose DTL doesn't contain the block we want to read
336  * prefering vdevs based on determined load.
337  *
338  * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block we want to read.
339  * If we can't, try the read on any vdev we haven't already tried.
340  */
341 static int
342 vdev_mirror_child_select(zio_t *zio)
343 {
344         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
345         uint64_t txg = zio->io_txg;
346         int c, lowest_load;
347
348         ASSERT(zio->io_bp == NULL || BP_PHYSICAL_BIRTH(zio->io_bp) == txg);
349
350         lowest_load = INT_MAX;
351         mm->mm_preferred_cnt = 0;
352         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
353                 mirror_child_t *mc;
354
355                 mc = &mm->mm_child[c];
356                 if (mc->mc_tried || mc->mc_skipped)
357                         continue;
358
359                 if (mc->mc_vd == NULL || !vdev_readable(mc->mc_vd)) {
360                         mc->mc_error = SET_ERROR(ENXIO);
361                         mc->mc_tried = 1;       /* don't even try */
362                         mc->mc_skipped = 1;
363                         continue;
364                 }
365
366                 if (vdev_dtl_contains(mc->mc_vd, DTL_MISSING, txg, 1)) {
367                         mc->mc_error = SET_ERROR(ESTALE);
368                         mc->mc_skipped = 1;
369                         mc->mc_speculative = 1;
370                         continue;
371                 }
372
373                 mc->mc_load = vdev_mirror_load(mm, mc->mc_vd, mc->mc_offset);
374                 if (mc->mc_load > lowest_load)
375                         continue;
376
377                 if (mc->mc_load < lowest_load) {
378                         lowest_load = mc->mc_load;
379                         mm->mm_preferred_cnt = 0;
380                 }
381                 mm->mm_preferred[mm->mm_preferred_cnt] = c;
382                 mm->mm_preferred_cnt++;
383         }
384
385         if (mm->mm_preferred_cnt == 1) {
386                 vdev_queue_register_lastoffset(
387                     mm->mm_child[mm->mm_preferred[0]].mc_vd, zio);
388                 return (mm->mm_preferred[0]);
389         }
390
391         if (mm->mm_preferred_cnt > 1) {
392                 int c = vdev_mirror_preferred_child_randomize(zio);
393
394                 vdev_queue_register_lastoffset(mm->mm_child[c].mc_vd, zio);
395                 return (c);
396         }
397
398         /*
399          * Every device is either missing or has this txg in its DTL.
400          * Look for any child we haven't already tried before giving up.
401          */
402         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
403                 if (!mm->mm_child[c].mc_tried) {
404                         vdev_queue_register_lastoffset(mm->mm_child[c].mc_vd,
405                             zio);
406                         return (c);
407                 }
408         }
409
410         /*
411          * Every child failed.  There's no place left to look.
412          */
413         return (-1);
414 }
415
416 static void
417 vdev_mirror_io_start(zio_t *zio)
418 {
419         mirror_map_t *mm;
420         mirror_child_t *mc;
421         int c, children;
422
423         mm = vdev_mirror_map_init(zio);
424
425         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ) {
426                 if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && !mm->mm_replacing) {
427                         /*
428                          * For scrubbing reads we need to allocate a read
429                          * buffer for each child and issue reads to all
430                          * children.  If any child succeeds, it will copy its
431                          * data into zio->io_data in vdev_mirror_scrub_done.
432                          */
433                         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
434                                 mc = &mm->mm_child[c];
435                                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
436                                     mc->mc_vd, mc->mc_offset,
437                                     abd_alloc_sametype(zio->io_abd,
438                                     zio->io_size), zio->io_size,
439                                     zio->io_type, zio->io_priority, 0,
440                                     vdev_mirror_scrub_done, mc));
441                         }
442                         zio_execute(zio);
443                         return;
444                 }
445                 /*
446                  * For normal reads just pick one child.
447                  */
448                 c = vdev_mirror_child_select(zio);
449                 children = (c >= 0);
450         } else {
451                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
452
453                 /*
454                  * Writes go to all children.
455                  */
456                 c = 0;
457                 children = mm->mm_children;
458         }
459
460         while (children--) {
461                 mc = &mm->mm_child[c];
462                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
463                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_abd, zio->io_size,
464                     zio->io_type, zio->io_priority, 0,
465                     vdev_mirror_child_done, mc));
466                 c++;
467         }
468
469         zio_execute(zio);
470 }
471
472 static int
473 vdev_mirror_worst_error(mirror_map_t *mm)
474 {
475         int c, error[2] = { 0, 0 };
476
477         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
478                 mirror_child_t *mc = &mm->mm_child[c];
479                 int s = mc->mc_speculative;
480                 error[s] = zio_worst_error(error[s], mc->mc_error);
481         }
482
483         return (error[0] ? error[0] : error[1]);
484 }
485
486 static void
487 vdev_mirror_io_done(zio_t *zio)
488 {
489         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
490         mirror_child_t *mc;
491         int c;
492         int good_copies = 0;
493         int unexpected_errors = 0;
494
495         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
496                 mc = &mm->mm_child[c];
497
498                 if (mc->mc_error) {
499                         if (!mc->mc_skipped)
500                                 unexpected_errors++;
501                 } else if (mc->mc_tried) {
502                         good_copies++;
503                 }
504         }
505
506         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
507                 /*
508                  * XXX -- for now, treat partial writes as success.
509                  *
510                  * Now that we support write reallocation, it would be better
511                  * to treat partial failure as real failure unless there are
512                  * no non-degraded top-level vdevs left, and not update DTLs
513                  * if we intend to reallocate.
514                  */
515                 /* XXPOLICY */
516                 if (good_copies != mm->mm_children) {
517                         /*
518                          * Always require at least one good copy.
519                          *
520                          * For ditto blocks (io_vd == NULL), require
521                          * all copies to be good.
522                          *
523                          * XXX -- for replacing vdevs, there's no great answer.
524                          * If the old device is really dead, we may not even
525                          * be able to access it -- so we only want to
526                          * require good writes to the new device.  But if
527                          * the new device turns out to be flaky, we want
528                          * to be able to detach it -- which requires all
529                          * writes to the old device to have succeeded.
530                          */
531                         if (good_copies == 0 || zio->io_vd == NULL)
532                                 zio->io_error = vdev_mirror_worst_error(mm);
533                 }
534                 return;
535         }
536
537         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ);
538
539         /*
540          * If we don't have a good copy yet, keep trying other children.
541          */
542         /* XXPOLICY */
543         if (good_copies == 0 && (c = vdev_mirror_child_select(zio)) != -1) {
544                 ASSERT(c >= 0 && c < mm->mm_children);
545                 mc = &mm->mm_child[c];
546                 zio_vdev_io_redone(zio);
547                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
548                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_abd, zio->io_size,
549                     ZIO_TYPE_READ, zio->io_priority, 0,
550                     vdev_mirror_child_done, mc));
551                 return;
552         }
553
554         /* XXPOLICY */
555         if (good_copies == 0) {
556                 zio->io_error = vdev_mirror_worst_error(mm);
557                 ASSERT(zio->io_error != 0);
558         }
559
560         if (good_copies && spa_writeable(zio->io_spa) &&
561             (unexpected_errors ||
562             (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RESILVER) ||
563             ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && mm->mm_replacing))) {
564                 /*
565                  * Use the good data we have in hand to repair damaged children.
566                  */
567                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
568                         /*
569                          * Don't rewrite known good children.
570                          * Not only is it unnecessary, it could
571                          * actually be harmful: if the system lost
572                          * power while rewriting the only good copy,
573                          * there would be no good copies left!
574                          */
575                         mc = &mm->mm_child[c];
576
577                         if (mc->mc_error == 0) {
578                                 if (mc->mc_tried)
579                                         continue;
580                                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) &&
581                                     !vdev_dtl_contains(mc->mc_vd, DTL_PARTIAL,
582                                     zio->io_txg, 1))
583                                         continue;
584                                 mc->mc_error = SET_ERROR(ESTALE);
585                         }
586
587                         zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
588                             mc->mc_vd, mc->mc_offset,
589                             zio->io_abd, zio->io_size,
590                             ZIO_TYPE_WRITE, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE,
591                             ZIO_FLAG_IO_REPAIR | (unexpected_errors ?
592                             ZIO_FLAG_SELF_HEAL : 0), NULL, NULL));
593                 }
594         }
595 }
596
597 static void
598 vdev_mirror_state_change(vdev_t *vd, int faulted, int degraded)
599 {
600         if (faulted == vd->vdev_children)
601                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_CANT_OPEN,
602                     VDEV_AUX_NO_REPLICAS);
603         else if (degraded + faulted != 0)
604                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_DEGRADED, VDEV_AUX_NONE);
605         else
606                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_HEALTHY, VDEV_AUX_NONE);
607 }
608
609 vdev_ops_t vdev_mirror_ops = {
610         vdev_mirror_open,
611         vdev_mirror_close,
612         vdev_default_asize,
613         vdev_mirror_io_start,
614         vdev_mirror_io_done,
615         vdev_mirror_state_change,
616         NULL,
617         NULL,
618         VDEV_TYPE_MIRROR,       /* name of this vdev type */
619         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
620 };
621
622 vdev_ops_t vdev_replacing_ops = {
623         vdev_mirror_open,
624         vdev_mirror_close,
625         vdev_default_asize,
626         vdev_mirror_io_start,
627         vdev_mirror_io_done,
628         vdev_mirror_state_change,
629         NULL,
630         NULL,
631         VDEV_TYPE_REPLACING,    /* name of this vdev type */
632         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
633 };
634
635 vdev_ops_t vdev_spare_ops = {
636         vdev_mirror_open,
637         vdev_mirror_close,
638         vdev_default_asize,
639         vdev_mirror_io_start,
640         vdev_mirror_io_done,
641         vdev_mirror_state_change,
642         NULL,
643         NULL,
644         VDEV_TYPE_SPARE,        /* name of this vdev type */
645         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
646 };
647
648 #if defined(_KERNEL) && defined(HAVE_SPL)
649 /* BEGIN CSTYLED */
650 module_param(zfs_vdev_mirror_rotating_inc, int, 0644);
651 MODULE_PARM_DESC(zfs_vdev_mirror_rotating_inc,
652         "Rotating media load increment for non-seeking I/O's");
653
654 module_param(zfs_vdev_mirror_rotating_seek_inc, int, 0644);
655 MODULE_PARM_DESC(zfs_vdev_mirror_rotating_seek_inc,
656         "Rotating media load increment for seeking I/O's");
657
658 module_param(zfs_vdev_mirror_rotating_seek_offset, int, 0644);
659
660 MODULE_PARM_DESC(zfs_vdev_mirror_rotating_seek_offset,
661         "Offset in bytes from the last I/O which "
662         "triggers a reduced rotating media seek increment");
663
664 module_param(zfs_vdev_mirror_non_rotating_inc, int, 0644);
665 MODULE_PARM_DESC(zfs_vdev_mirror_non_rotating_inc,
666         "Non-rotating media load increment for non-seeking I/O's");
667
668 module_param(zfs_vdev_mirror_non_rotating_seek_inc, int, 0644);
669 MODULE_PARM_DESC(zfs_vdev_mirror_non_rotating_seek_inc,
670         "Non-rotating media load increment for seeking I/O's");
671 /* END CSTYLED */
672 #endif