]> git.proxmox.com Git - mirror_ubuntu-kernels.git/commitdiff
md: beginnings of bad block management.
authorNeilBrown <neilb@suse.de>
Thu, 28 Jul 2011 01:31:46 +0000 (11:31 +1000)
committerNeilBrown <neilb@suse.de>
Thu, 28 Jul 2011 01:31:46 +0000 (11:31 +1000)
This the first step in allowing md to track bad-blocks per-device so
that we can fail individual blocks rather than the whole device.

This patch just adds a data structure for recording bad blocks, with
routines to add, remove, search the list.

Signed-off-by: NeilBrown <neilb@suse.de>
Reviewed-by: Namhyung Kim <namhyung@gmail.com>
drivers/md/md.c
drivers/md/md.h

index 4279b3b58d1a58e995f43400b2199cdb8bca1810..463a392c0705e0602f77958dc71c7ffe2f1ea2f7 100644 (file)
@@ -1952,6 +1952,9 @@ static void unbind_rdev_from_array(mdk_rdev_t * rdev)
        sysfs_remove_link(&rdev->kobj, "block");
        sysfs_put(rdev->sysfs_state);
        rdev->sysfs_state = NULL;
+       kfree(rdev->badblocks.page);
+       rdev->badblocks.count = 0;
+       rdev->badblocks.page = NULL;
        /* We need to delay this, otherwise we can deadlock when
         * writing to 'remove' to "dev/state".  We also need
         * to delay it due to rcu usage.
@@ -2778,7 +2781,7 @@ static struct kobj_type rdev_ktype = {
        .default_attrs  = rdev_default_attrs,
 };
 
-void md_rdev_init(mdk_rdev_t *rdev)
+int md_rdev_init(mdk_rdev_t *rdev)
 {
        rdev->desc_nr = -1;
        rdev->saved_raid_disk = -1;
@@ -2794,6 +2797,19 @@ void md_rdev_init(mdk_rdev_t *rdev)
 
        INIT_LIST_HEAD(&rdev->same_set);
        init_waitqueue_head(&rdev->blocked_wait);
+
+       /* Add space to store bad block list.
+        * This reserves the space even on arrays where it cannot
+        * be used - I wonder if that matters
+        */
+       rdev->badblocks.count = 0;
+       rdev->badblocks.shift = 0;
+       rdev->badblocks.page = kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
+       seqlock_init(&rdev->badblocks.lock);
+       if (rdev->badblocks.page == NULL)
+               return -ENOMEM;
+
+       return 0;
 }
 EXPORT_SYMBOL_GPL(md_rdev_init);
 /*
@@ -2819,8 +2835,11 @@ static mdk_rdev_t *md_import_device(dev_t newdev, int super_format, int super_mi
                return ERR_PTR(-ENOMEM);
        }
 
-       md_rdev_init(rdev);
-       if ((err = alloc_disk_sb(rdev)))
+       err = md_rdev_init(rdev);
+       if (err)
+               goto abort_free;
+       err = alloc_disk_sb(rdev);
+       if (err)
                goto abort_free;
 
        err = lock_rdev(rdev, newdev, super_format == -2);
@@ -2865,6 +2884,7 @@ abort_free:
                        unlock_rdev(rdev);
                free_disk_sb(rdev);
        }
+       kfree(rdev->badblocks.page);
        kfree(rdev);
        return ERR_PTR(err);
 }
@@ -7327,6 +7347,395 @@ void md_wait_for_blocked_rdev(mdk_rdev_t *rdev, mddev_t *mddev)
 }
 EXPORT_SYMBOL(md_wait_for_blocked_rdev);
 
+
+/* Bad block management.
+ * We can record which blocks on each device are 'bad' and so just
+ * fail those blocks, or that stripe, rather than the whole device.
+ * Entries in the bad-block table are 64bits wide.  This comprises:
+ * Length of bad-range, in sectors: 0-511 for lengths 1-512
+ * Start of bad-range, sector offset, 54 bits (allows 8 exbibytes)
+ *  A 'shift' can be set so that larger blocks are tracked and
+ *  consequently larger devices can be covered.
+ * 'Acknowledged' flag - 1 bit. - the most significant bit.
+ *
+ * Locking of the bad-block table uses a seqlock so md_is_badblock
+ * might need to retry if it is very unlucky.
+ * We will sometimes want to check for bad blocks in a bi_end_io function,
+ * so we use the write_seqlock_irq variant.
+ *
+ * When looking for a bad block we specify a range and want to
+ * know if any block in the range is bad.  So we binary-search
+ * to the last range that starts at-or-before the given endpoint,
+ * (or "before the sector after the target range")
+ * then see if it ends after the given start.
+ * We return
+ *  0 if there are no known bad blocks in the range
+ *  1 if there are known bad block which are all acknowledged
+ * -1 if there are bad blocks which have not yet been acknowledged in metadata.
+ * plus the start/length of the first bad section we overlap.
+ */
+int md_is_badblock(struct badblocks *bb, sector_t s, int sectors,
+                  sector_t *first_bad, int *bad_sectors)
+{
+       int hi;
+       int lo = 0;
+       u64 *p = bb->page;
+       int rv = 0;
+       sector_t target = s + sectors;
+       unsigned seq;
+
+       if (bb->shift > 0) {
+               /* round the start down, and the end up */
+               s >>= bb->shift;
+               target += (1<<bb->shift) - 1;
+               target >>= bb->shift;
+               sectors = target - s;
+       }
+       /* 'target' is now the first block after the bad range */
+
+retry:
+       seq = read_seqbegin(&bb->lock);
+
+       hi = bb->count;
+
+       /* Binary search between lo and hi for 'target'
+        * i.e. for the last range that starts before 'target'
+        */
+       /* INVARIANT: ranges before 'lo' and at-or-after 'hi'
+        * are known not to be the last range before target.
+        * VARIANT: hi-lo is the number of possible
+        * ranges, and decreases until it reaches 1
+        */
+       while (hi - lo > 1) {
+               int mid = (lo + hi) / 2;
+               sector_t a = BB_OFFSET(p[mid]);
+               if (a < target)
+                       /* This could still be the one, earlier ranges
+                        * could not. */
+                       lo = mid;
+               else
+                       /* This and later ranges are definitely out. */
+                       hi = mid;
+       }
+       /* 'lo' might be the last that started before target, but 'hi' isn't */
+       if (hi > lo) {
+               /* need to check all range that end after 's' to see if
+                * any are unacknowledged.
+                */
+               while (lo >= 0 &&
+                      BB_OFFSET(p[lo]) + BB_LEN(p[lo]) > s) {
+                       if (BB_OFFSET(p[lo]) < target) {
+                               /* starts before the end, and finishes after
+                                * the start, so they must overlap
+                                */
+                               if (rv != -1 && BB_ACK(p[lo]))
+                                       rv = 1;
+                               else
+                                       rv = -1;
+                               *first_bad = BB_OFFSET(p[lo]);
+                               *bad_sectors = BB_LEN(p[lo]);
+                       }
+                       lo--;
+               }
+       }
+
+       if (read_seqretry(&bb->lock, seq))
+               goto retry;
+
+       return rv;
+}
+EXPORT_SYMBOL_GPL(md_is_badblock);
+
+/*
+ * Add a range of bad blocks to the table.
+ * This might extend the table, or might contract it
+ * if two adjacent ranges can be merged.
+ * We binary-search to find the 'insertion' point, then
+ * decide how best to handle it.
+ */
+static int md_set_badblocks(struct badblocks *bb, sector_t s, int sectors,
+                           int acknowledged)
+{
+       u64 *p;
+       int lo, hi;
+       int rv = 1;
+
+       if (bb->shift < 0)
+               /* badblocks are disabled */
+               return 0;
+
+       if (bb->shift) {
+               /* round the start down, and the end up */
+               sector_t next = s + sectors;
+               s >>= bb->shift;
+               next += (1<<bb->shift) - 1;
+               next >>= bb->shift;
+               sectors = next - s;
+       }
+
+       write_seqlock_irq(&bb->lock);
+
+       p = bb->page;
+       lo = 0;
+       hi = bb->count;
+       /* Find the last range that starts at-or-before 's' */
+       while (hi - lo > 1) {
+               int mid = (lo + hi) / 2;
+               sector_t a = BB_OFFSET(p[mid]);
+               if (a <= s)
+                       lo = mid;
+               else
+                       hi = mid;
+       }
+       if (hi > lo && BB_OFFSET(p[lo]) > s)
+               hi = lo;
+
+       if (hi > lo) {
+               /* we found a range that might merge with the start
+                * of our new range
+                */
+               sector_t a = BB_OFFSET(p[lo]);
+               sector_t e = a + BB_LEN(p[lo]);
+               int ack = BB_ACK(p[lo]);
+               if (e >= s) {
+                       /* Yes, we can merge with a previous range */
+                       if (s == a && s + sectors >= e)
+                               /* new range covers old */
+                               ack = acknowledged;
+                       else
+                               ack = ack && acknowledged;
+
+                       if (e < s + sectors)
+                               e = s + sectors;
+                       if (e - a <= BB_MAX_LEN) {
+                               p[lo] = BB_MAKE(a, e-a, ack);
+                               s = e;
+                       } else {
+                               /* does not all fit in one range,
+                                * make p[lo] maximal
+                                */
+                               if (BB_LEN(p[lo]) != BB_MAX_LEN)
+                                       p[lo] = BB_MAKE(a, BB_MAX_LEN, ack);
+                               s = a + BB_MAX_LEN;
+                       }
+                       sectors = e - s;
+               }
+       }
+       if (sectors && hi < bb->count) {
+               /* 'hi' points to the first range that starts after 's'.
+                * Maybe we can merge with the start of that range */
+               sector_t a = BB_OFFSET(p[hi]);
+               sector_t e = a + BB_LEN(p[hi]);
+               int ack = BB_ACK(p[hi]);
+               if (a <= s + sectors) {
+                       /* merging is possible */
+                       if (e <= s + sectors) {
+                               /* full overlap */
+                               e = s + sectors;
+                               ack = acknowledged;
+                       } else
+                               ack = ack && acknowledged;
+
+                       a = s;
+                       if (e - a <= BB_MAX_LEN) {
+                               p[hi] = BB_MAKE(a, e-a, ack);
+                               s = e;
+                       } else {
+                               p[hi] = BB_MAKE(a, BB_MAX_LEN, ack);
+                               s = a + BB_MAX_LEN;
+                       }
+                       sectors = e - s;
+                       lo = hi;
+                       hi++;
+               }
+       }
+       if (sectors == 0 && hi < bb->count) {
+               /* we might be able to combine lo and hi */
+               /* Note: 's' is at the end of 'lo' */
+               sector_t a = BB_OFFSET(p[hi]);
+               int lolen = BB_LEN(p[lo]);
+               int hilen = BB_LEN(p[hi]);
+               int newlen = lolen + hilen - (s - a);
+               if (s >= a && newlen < BB_MAX_LEN) {
+                       /* yes, we can combine them */
+                       int ack = BB_ACK(p[lo]) && BB_ACK(p[hi]);
+                       p[lo] = BB_MAKE(BB_OFFSET(p[lo]), newlen, ack);
+                       memmove(p + hi, p + hi + 1,
+                               (bb->count - hi - 1) * 8);
+                       bb->count--;
+               }
+       }
+       while (sectors) {
+               /* didn't merge (it all).
+                * Need to add a range just before 'hi' */
+               if (bb->count >= MD_MAX_BADBLOCKS) {
+                       /* No room for more */
+                       rv = 0;
+                       break;
+               } else {
+                       int this_sectors = sectors;
+                       memmove(p + hi + 1, p + hi,
+                               (bb->count - hi) * 8);
+                       bb->count++;
+
+                       if (this_sectors > BB_MAX_LEN)
+                               this_sectors = BB_MAX_LEN;
+                       p[hi] = BB_MAKE(s, this_sectors, acknowledged);
+                       sectors -= this_sectors;
+                       s += this_sectors;
+               }
+       }
+
+       bb->changed = 1;
+       write_sequnlock_irq(&bb->lock);
+
+       return rv;
+}
+
+int rdev_set_badblocks(mdk_rdev_t *rdev, sector_t s, int sectors,
+                      int acknowledged)
+{
+       int rv = md_set_badblocks(&rdev->badblocks,
+                                 s + rdev->data_offset, sectors, acknowledged);
+       if (rv) {
+               /* Make sure they get written out promptly */
+               set_bit(MD_CHANGE_CLEAN, &rdev->mddev->flags);
+               md_wakeup_thread(rdev->mddev->thread);
+       }
+       return rv;
+}
+EXPORT_SYMBOL_GPL(rdev_set_badblocks);
+
+/*
+ * Remove a range of bad blocks from the table.
+ * This may involve extending the table if we spilt a region,
+ * but it must not fail.  So if the table becomes full, we just
+ * drop the remove request.
+ */
+static int md_clear_badblocks(struct badblocks *bb, sector_t s, int sectors)
+{
+       u64 *p;
+       int lo, hi;
+       sector_t target = s + sectors;
+       int rv = 0;
+
+       if (bb->shift > 0) {
+               /* When clearing we round the start up and the end down.
+                * This should not matter as the shift should align with
+                * the block size and no rounding should ever be needed.
+                * However it is better the think a block is bad when it
+                * isn't than to think a block is not bad when it is.
+                */
+               s += (1<<bb->shift) - 1;
+               s >>= bb->shift;
+               target >>= bb->shift;
+               sectors = target - s;
+       }
+
+       write_seqlock_irq(&bb->lock);
+
+       p = bb->page;
+       lo = 0;
+       hi = bb->count;
+       /* Find the last range that starts before 'target' */
+       while (hi - lo > 1) {
+               int mid = (lo + hi) / 2;
+               sector_t a = BB_OFFSET(p[mid]);
+               if (a < target)
+                       lo = mid;
+               else
+                       hi = mid;
+       }
+       if (hi > lo) {
+               /* p[lo] is the last range that could overlap the
+                * current range.  Earlier ranges could also overlap,
+                * but only this one can overlap the end of the range.
+                */
+               if (BB_OFFSET(p[lo]) + BB_LEN(p[lo]) > target) {
+                       /* Partial overlap, leave the tail of this range */
+                       int ack = BB_ACK(p[lo]);
+                       sector_t a = BB_OFFSET(p[lo]);
+                       sector_t end = a + BB_LEN(p[lo]);
+
+                       if (a < s) {
+                               /* we need to split this range */
+                               if (bb->count >= MD_MAX_BADBLOCKS) {
+                                       rv = 0;
+                                       goto out;
+                               }
+                               memmove(p+lo+1, p+lo, (bb->count - lo) * 8);
+                               bb->count++;
+                               p[lo] = BB_MAKE(a, s-a, ack);
+                               lo++;
+                       }
+                       p[lo] = BB_MAKE(target, end - target, ack);
+                       /* there is no longer an overlap */
+                       hi = lo;
+                       lo--;
+               }
+               while (lo >= 0 &&
+                      BB_OFFSET(p[lo]) + BB_LEN(p[lo]) > s) {
+                       /* This range does overlap */
+                       if (BB_OFFSET(p[lo]) < s) {
+                               /* Keep the early parts of this range. */
+                               int ack = BB_ACK(p[lo]);
+                               sector_t start = BB_OFFSET(p[lo]);
+                               p[lo] = BB_MAKE(start, s - start, ack);
+                               /* now low doesn't overlap, so.. */
+                               break;
+                       }
+                       lo--;
+               }
+               /* 'lo' is strictly before, 'hi' is strictly after,
+                * anything between needs to be discarded
+                */
+               if (hi - lo > 1) {
+                       memmove(p+lo+1, p+hi, (bb->count - hi) * 8);
+                       bb->count -= (hi - lo - 1);
+               }
+       }
+
+       bb->changed = 1;
+out:
+       write_sequnlock_irq(&bb->lock);
+       return rv;
+}
+
+int rdev_clear_badblocks(mdk_rdev_t *rdev, sector_t s, int sectors)
+{
+       return md_clear_badblocks(&rdev->badblocks,
+                                 s + rdev->data_offset,
+                                 sectors);
+}
+EXPORT_SYMBOL_GPL(rdev_clear_badblocks);
+
+/*
+ * Acknowledge all bad blocks in a list.
+ * This only succeeds if ->changed is clear.  It is used by
+ * in-kernel metadata updates
+ */
+void md_ack_all_badblocks(struct badblocks *bb)
+{
+       if (bb->page == NULL || bb->changed)
+               /* no point even trying */
+               return;
+       write_seqlock_irq(&bb->lock);
+
+       if (bb->changed == 0) {
+               u64 *p = bb->page;
+               int i;
+               for (i = 0; i < bb->count ; i++) {
+                       if (!BB_ACK(p[i])) {
+                               sector_t start = BB_OFFSET(p[i]);
+                               int len = BB_LEN(p[i]);
+                               p[i] = BB_MAKE(start, len, 1);
+                       }
+               }
+       }
+       write_sequnlock_irq(&bb->lock);
+}
+EXPORT_SYMBOL_GPL(md_ack_all_badblocks);
+
 static int md_notify_reboot(struct notifier_block *this,
                            unsigned long code, void *x)
 {
index 7d906a96477af7b9631532cbdbe225fef6b8d341..85af8433f8b84595c471940ba780313c5aa71f24 100644 (file)
 typedef struct mddev_s mddev_t;
 typedef struct mdk_rdev_s mdk_rdev_t;
 
+/* Bad block numbers are stored sorted in a single page.
+ * 64bits is used for each block or extent.
+ * 54 bits are sector number, 9 bits are extent size,
+ * 1 bit is an 'acknowledged' flag.
+ */
+#define MD_MAX_BADBLOCKS       (PAGE_SIZE/8)
+
 /*
  * MD's 'extended' device
  */
@@ -111,8 +118,47 @@ struct mdk_rdev_s
 
        struct sysfs_dirent *sysfs_state; /* handle for 'state'
                                           * sysfs entry */
+
+       struct badblocks {
+               int     count;          /* count of bad blocks */
+               int     shift;          /* shift from sectors to block size
+                                        * a -ve shift means badblocks are
+                                        * disabled.*/
+               u64     *page;          /* badblock list */
+               int     changed;
+               seqlock_t lock;
+       } badblocks;
 };
 
+#define BB_LEN_MASK    (0x00000000000001FFULL)
+#define BB_OFFSET_MASK (0x7FFFFFFFFFFFFE00ULL)
+#define BB_ACK_MASK    (0x8000000000000000ULL)
+#define BB_MAX_LEN     512
+#define BB_OFFSET(x)   (((x) & BB_OFFSET_MASK) >> 9)
+#define BB_LEN(x)      (((x) & BB_LEN_MASK) + 1)
+#define BB_ACK(x)      (!!((x) & BB_ACK_MASK))
+#define BB_MAKE(a, l, ack) (((a)<<9) | ((l)-1) | ((u64)(!!(ack)) << 63))
+
+extern int md_is_badblock(struct badblocks *bb, sector_t s, int sectors,
+                         sector_t *first_bad, int *bad_sectors);
+static inline int is_badblock(mdk_rdev_t *rdev, sector_t s, int sectors,
+                             sector_t *first_bad, int *bad_sectors)
+{
+       if (unlikely(rdev->badblocks.count)) {
+               int rv = md_is_badblock(&rdev->badblocks, rdev->data_offset + s,
+                                       sectors,
+                                       first_bad, bad_sectors);
+               if (rv)
+                       *first_bad -= rdev->data_offset;
+               return rv;
+       }
+       return 0;
+}
+extern int rdev_set_badblocks(mdk_rdev_t *rdev, sector_t s, int sectors,
+                             int acknowledged);
+extern int rdev_clear_badblocks(mdk_rdev_t *rdev, sector_t s, int sectors);
+extern void md_ack_all_badblocks(struct badblocks *bb);
+
 struct mddev_s
 {
        void                            *private;
@@ -517,7 +563,7 @@ extern void mddev_init(mddev_t *mddev);
 extern int md_run(mddev_t *mddev);
 extern void md_stop(mddev_t *mddev);
 extern void md_stop_writes(mddev_t *mddev);
-extern void md_rdev_init(mdk_rdev_t *rdev);
+extern int md_rdev_init(mdk_rdev_t *rdev);
 
 extern void mddev_suspend(mddev_t *mddev);
 extern void mddev_resume(mddev_t *mddev);