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Extend zdb to print inconsistencies in livelists and metaslabs
authorMatthew Ahrens <matthew.ahrens@delphix.com>
Wed, 15 Jul 2020 00:51:05 +0000 (17:51 -0700)
committerGitHub <noreply@github.com>
Wed, 15 Jul 2020 00:51:05 +0000 (17:51 -0700)
commit6774931dfa9e90a88d77d54108eccc26cc2af893
tree12c26da757773da0e5377ba0a1af5af0369fe677
parent38e2e9ce8327284b2d516874308300aa96102fe9
Extend zdb to print inconsistencies in livelists and metaslabs

Livelists and spacemaps are data structures that are logs of allocations
and frees.  Livelists entries are block pointers (blkptr_t). Spacemaps
entries are ranges of numbers, most often used as to track
allocated/freed regions of metaslabs/vdevs.

These data structures can become self-inconsistent, for example if a
block or range can be "double allocated" (two allocation records without
an intervening free) or "double freed" (two free records without an
intervening allocation).

ZDB (as well as zfs running in the kernel) can detect these
inconsistencies when loading livelists and metaslab.  However, it
generally halts processing when the error is detected.

When analyzing an on-disk problem, we often want to know the entire set
of inconsistencies, which is not possible with the current behavior.
This commit adds a new flag, `zdb -y`, which analyzes the livelist and
metaslab data structures and displays all of their inconsistencies.
Note that this is different from the leak detection performed by
`zdb -b`, which checks for inconsistencies between the spacemaps and the
tree of block pointers, but assumes the spacemaps are self-consistent.

The specific checks added are:

Verify livelists by iterating through each sublivelists and:
- report leftover FREEs
- report double ALLOCs and double FREEs
- record leftover ALLOCs together with their TXG [see Cross Check]

Verify spacemaps by iterating over each metaslab and:
- iterate over spacemap and then the metaslab's entries in the
  spacemap log, then report any double FREEs and double ALLOCs

Verify that livelists are consistenet with spacemaps.  The space
referenced by livelists (after using the FREE's to cancel out
corresponding ALLOCs) should be allocated, according to the spacemaps.

Reviewed-by: Serapheim Dimitropoulos <serapheim@delphix.com>
Reviewed-by: Brian Behlendorf <behlendorf1@llnl.gov>
Co-authored-by: Sara Hartse <sara.hartse@delphix.com>
Signed-off-by: Matthew Ahrens <mahrens@delphix.com>
External-issue: DLPX-66031
Closes #10515
cmd/zdb/zdb.c
cmd/ztest/ztest.c
include/sys/metaslab.h
include/sys/space_map.h
man/man8/zdb.8
module/zfs/metaslab.c
module/zfs/space_map.c
tests/zfs-tests/tests/functional/cli_root/zdb/zdb_args_neg.ksh
tests/zfs-tests/tests/functional/cli_root/zdb/zdb_args_pos.ksh