Update core ZFS code from build 121 to build 141.
[zfs.git] / module / zfs / arc.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 (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  */
24
25 /*
26  * DVA-based Adjustable Replacement Cache
27  *
28  * While much of the theory of operation used here is
29  * based on the self-tuning, low overhead replacement cache
30  * presented by Megiddo and Modha at FAST 2003, there are some
31  * significant differences:
32  *
33  * 1. The Megiddo and Modha model assumes any page is evictable.
34  * Pages in its cache cannot be "locked" into memory.  This makes
35  * the eviction algorithm simple: evict the last page in the list.
36  * This also make the performance characteristics easy to reason
37  * about.  Our cache is not so simple.  At any given moment, some
38  * subset of the blocks in the cache are un-evictable because we
39  * have handed out a reference to them.  Blocks are only evictable
40  * when there are no external references active.  This makes
41  * eviction far more problematic:  we choose to evict the evictable
42  * blocks that are the "lowest" in the list.
43  *
44  * There are times when it is not possible to evict the requested
45  * space.  In these circumstances we are unable to adjust the cache
46  * size.  To prevent the cache growing unbounded at these times we
47  * implement a "cache throttle" that slows the flow of new data
48  * into the cache until we can make space available.
49  *
50  * 2. The Megiddo and Modha model assumes a fixed cache size.
51  * Pages are evicted when the cache is full and there is a cache
52  * miss.  Our model has a variable sized cache.  It grows with
53  * high use, but also tries to react to memory pressure from the
54  * operating system: decreasing its size when system memory is
55  * tight.
56  *
57  * 3. The Megiddo and Modha model assumes a fixed page size. All
58  * elements of the cache are therefor exactly the same size.  So
59  * when adjusting the cache size following a cache miss, its simply
60  * a matter of choosing a single page to evict.  In our model, we
61  * have variable sized cache blocks (rangeing from 512 bytes to
62  * 128K bytes).  We therefor choose a set of blocks to evict to make
63  * space for a cache miss that approximates as closely as possible
64  * the space used by the new block.
65  *
66  * See also:  "ARC: A Self-Tuning, Low Overhead Replacement Cache"
67  * by N. Megiddo & D. Modha, FAST 2003
68  */
69
70 /*
71  * The locking model:
72  *
73  * A new reference to a cache buffer can be obtained in two
74  * ways: 1) via a hash table lookup using the DVA as a key,
75  * or 2) via one of the ARC lists.  The arc_read() interface
76  * uses method 1, while the internal arc algorithms for
77  * adjusting the cache use method 2.  We therefor provide two
78  * types of locks: 1) the hash table lock array, and 2) the
79  * arc list locks.
80  *
81  * Buffers do not have their own mutexs, rather they rely on the
82  * hash table mutexs for the bulk of their protection (i.e. most
83  * fields in the arc_buf_hdr_t are protected by these mutexs).
84  *
85  * buf_hash_find() returns the appropriate mutex (held) when it
86  * locates the requested buffer in the hash table.  It returns
87  * NULL for the mutex if the buffer was not in the table.
88  *
89  * buf_hash_remove() expects the appropriate hash mutex to be
90  * already held before it is invoked.
91  *
92  * Each arc state also has a mutex which is used to protect the
93  * buffer list associated with the state.  When attempting to
94  * obtain a hash table lock while holding an arc list lock you
95  * must use: mutex_tryenter() to avoid deadlock.  Also note that
96  * the active state mutex must be held before the ghost state mutex.
97  *
98  * Arc buffers may have an associated eviction callback function.
99  * This function will be invoked prior to removing the buffer (e.g.
100  * in arc_do_user_evicts()).  Note however that the data associated
101  * with the buffer may be evicted prior to the callback.  The callback
102  * must be made with *no locks held* (to prevent deadlock).  Additionally,
103  * the users of callbacks must ensure that their private data is
104  * protected from simultaneous callbacks from arc_buf_evict()
105  * and arc_do_user_evicts().
106  *
107  * Note that the majority of the performance stats are manipulated
108  * with atomic operations.
109  *
110  * The L2ARC uses the l2arc_buflist_mtx global mutex for the following:
111  *
112  *      - L2ARC buflist creation
113  *      - L2ARC buflist eviction
114  *      - L2ARC write completion, which walks L2ARC buflists
115  *      - ARC header destruction, as it removes from L2ARC buflists
116  *      - ARC header release, as it removes from L2ARC buflists
117  */
118
119 #include <sys/spa.h>
120 #include <sys/zio.h>
121 #include <sys/zfs_context.h>
122 #include <sys/arc.h>
123 #include <sys/refcount.h>
124 #include <sys/vdev.h>
125 #include <sys/vdev_impl.h>
126 #ifdef _KERNEL
127 #include <sys/vmsystm.h>
128 #include <vm/anon.h>
129 #include <sys/fs/swapnode.h>
130 #include <sys/dnlc.h>
131 #endif
132 #include <sys/callb.h>
133 #include <sys/kstat.h>
134 #include <zfs_fletcher.h>
135
136 static kmutex_t         arc_reclaim_thr_lock;
137 static kcondvar_t       arc_reclaim_thr_cv;     /* used to signal reclaim thr */
138 static uint8_t          arc_thread_exit;
139
140 extern int zfs_write_limit_shift;
141 extern uint64_t zfs_write_limit_max;
142 extern kmutex_t zfs_write_limit_lock;
143
144 #define ARC_REDUCE_DNLC_PERCENT 3
145 uint_t arc_reduce_dnlc_percent = ARC_REDUCE_DNLC_PERCENT;
146
147 typedef enum arc_reclaim_strategy {
148         ARC_RECLAIM_AGGR,               /* Aggressive reclaim strategy */
149         ARC_RECLAIM_CONS                /* Conservative reclaim strategy */
150 } arc_reclaim_strategy_t;
151
152 /* number of seconds before growing cache again */
153 static int              arc_grow_retry = 60;
154
155 /* shift of arc_c for calculating both min and max arc_p */
156 static int              arc_p_min_shift = 4;
157
158 /* log2(fraction of arc to reclaim) */
159 static int              arc_shrink_shift = 5;
160
161 /*
162  * minimum lifespan of a prefetch block in clock ticks
163  * (initialized in arc_init())
164  */
165 static int              arc_min_prefetch_lifespan;
166
167 static int arc_dead;
168
169 /*
170  * The arc has filled available memory and has now warmed up.
171  */
172 static boolean_t arc_warm;
173
174 /*
175  * These tunables are for performance analysis.
176  */
177 uint64_t zfs_arc_max;
178 uint64_t zfs_arc_min;
179 uint64_t zfs_arc_meta_limit = 0;
180 int zfs_arc_grow_retry = 0;
181 int zfs_arc_shrink_shift = 0;
182 int zfs_arc_p_min_shift = 0;
183
184 /*
185  * Note that buffers can be in one of 6 states:
186  *      ARC_anon        - anonymous (discussed below)
187  *      ARC_mru         - recently used, currently cached
188  *      ARC_mru_ghost   - recentely used, no longer in cache
189  *      ARC_mfu         - frequently used, currently cached
190  *      ARC_mfu_ghost   - frequently used, no longer in cache
191  *      ARC_l2c_only    - exists in L2ARC but not other states
192  * When there are no active references to the buffer, they are
193  * are linked onto a list in one of these arc states.  These are
194  * the only buffers that can be evicted or deleted.  Within each
195  * state there are multiple lists, one for meta-data and one for
196  * non-meta-data.  Meta-data (indirect blocks, blocks of dnodes,
197  * etc.) is tracked separately so that it can be managed more
198  * explicitly: favored over data, limited explicitly.
199  *
200  * Anonymous buffers are buffers that are not associated with
201  * a DVA.  These are buffers that hold dirty block copies
202  * before they are written to stable storage.  By definition,
203  * they are "ref'd" and are considered part of arc_mru
204  * that cannot be freed.  Generally, they will aquire a DVA
205  * as they are written and migrate onto the arc_mru list.
206  *
207  * The ARC_l2c_only state is for buffers that are in the second
208  * level ARC but no longer in any of the ARC_m* lists.  The second
209  * level ARC itself may also contain buffers that are in any of
210  * the ARC_m* states - meaning that a buffer can exist in two
211  * places.  The reason for the ARC_l2c_only state is to keep the
212  * buffer header in the hash table, so that reads that hit the
213  * second level ARC benefit from these fast lookups.
214  */
215
216 typedef struct arc_state {
217         list_t  arcs_list[ARC_BUFC_NUMTYPES];   /* list of evictable buffers */
218         uint64_t arcs_lsize[ARC_BUFC_NUMTYPES]; /* amount of evictable data */
219         uint64_t arcs_size;     /* total amount of data in this state */
220         kmutex_t arcs_mtx;
221 } arc_state_t;
222
223 /* The 6 states: */
224 static arc_state_t ARC_anon;
225 static arc_state_t ARC_mru;
226 static arc_state_t ARC_mru_ghost;
227 static arc_state_t ARC_mfu;
228 static arc_state_t ARC_mfu_ghost;
229 static arc_state_t ARC_l2c_only;
230
231 typedef struct arc_stats {
232         kstat_named_t arcstat_hits;
233         kstat_named_t arcstat_misses;
234         kstat_named_t arcstat_demand_data_hits;
235         kstat_named_t arcstat_demand_data_misses;
236         kstat_named_t arcstat_demand_metadata_hits;
237         kstat_named_t arcstat_demand_metadata_misses;
238         kstat_named_t arcstat_prefetch_data_hits;
239         kstat_named_t arcstat_prefetch_data_misses;
240         kstat_named_t arcstat_prefetch_metadata_hits;
241         kstat_named_t arcstat_prefetch_metadata_misses;
242         kstat_named_t arcstat_mru_hits;
243         kstat_named_t arcstat_mru_ghost_hits;
244         kstat_named_t arcstat_mfu_hits;
245         kstat_named_t arcstat_mfu_ghost_hits;
246         kstat_named_t arcstat_deleted;
247         kstat_named_t arcstat_recycle_miss;
248         kstat_named_t arcstat_mutex_miss;
249         kstat_named_t arcstat_evict_skip;
250         kstat_named_t arcstat_evict_l2_cached;
251         kstat_named_t arcstat_evict_l2_eligible;
252         kstat_named_t arcstat_evict_l2_ineligible;
253         kstat_named_t arcstat_hash_elements;
254         kstat_named_t arcstat_hash_elements_max;
255         kstat_named_t arcstat_hash_collisions;
256         kstat_named_t arcstat_hash_chains;
257         kstat_named_t arcstat_hash_chain_max;
258         kstat_named_t arcstat_p;
259         kstat_named_t arcstat_c;
260         kstat_named_t arcstat_c_min;
261         kstat_named_t arcstat_c_max;
262         kstat_named_t arcstat_size;
263         kstat_named_t arcstat_hdr_size;
264         kstat_named_t arcstat_data_size;
265         kstat_named_t arcstat_other_size;
266         kstat_named_t arcstat_l2_hits;
267         kstat_named_t arcstat_l2_misses;
268         kstat_named_t arcstat_l2_feeds;
269         kstat_named_t arcstat_l2_rw_clash;
270         kstat_named_t arcstat_l2_read_bytes;
271         kstat_named_t arcstat_l2_write_bytes;
272         kstat_named_t arcstat_l2_writes_sent;
273         kstat_named_t arcstat_l2_writes_done;
274         kstat_named_t arcstat_l2_writes_error;
275         kstat_named_t arcstat_l2_writes_hdr_miss;
276         kstat_named_t arcstat_l2_evict_lock_retry;
277         kstat_named_t arcstat_l2_evict_reading;
278         kstat_named_t arcstat_l2_free_on_write;
279         kstat_named_t arcstat_l2_abort_lowmem;
280         kstat_named_t arcstat_l2_cksum_bad;
281         kstat_named_t arcstat_l2_io_error;
282         kstat_named_t arcstat_l2_size;
283         kstat_named_t arcstat_l2_hdr_size;
284         kstat_named_t arcstat_memory_throttle_count;
285 } arc_stats_t;
286
287 static arc_stats_t arc_stats = {
288         { "hits",                       KSTAT_DATA_UINT64 },
289         { "misses",                     KSTAT_DATA_UINT64 },
290         { "demand_data_hits",           KSTAT_DATA_UINT64 },
291         { "demand_data_misses",         KSTAT_DATA_UINT64 },
292         { "demand_metadata_hits",       KSTAT_DATA_UINT64 },
293         { "demand_metadata_misses",     KSTAT_DATA_UINT64 },
294         { "prefetch_data_hits",         KSTAT_DATA_UINT64 },
295         { "prefetch_data_misses",       KSTAT_DATA_UINT64 },
296         { "prefetch_metadata_hits",     KSTAT_DATA_UINT64 },
297         { "prefetch_metadata_misses",   KSTAT_DATA_UINT64 },
298         { "mru_hits",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
299         { "mru_ghost_hits",             KSTAT_DATA_UINT64 },
300         { "mfu_hits",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
301         { "mfu_ghost_hits",             KSTAT_DATA_UINT64 },
302         { "deleted",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
303         { "recycle_miss",               KSTAT_DATA_UINT64 },
304         { "mutex_miss",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
305         { "evict_skip",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
306         { "evict_l2_cached",            KSTAT_DATA_UINT64 },
307         { "evict_l2_eligible",          KSTAT_DATA_UINT64 },
308         { "evict_l2_ineligible",        KSTAT_DATA_UINT64 },
309         { "hash_elements",              KSTAT_DATA_UINT64 },
310         { "hash_elements_max",          KSTAT_DATA_UINT64 },
311         { "hash_collisions",            KSTAT_DATA_UINT64 },
312         { "hash_chains",                KSTAT_DATA_UINT64 },
313         { "hash_chain_max",             KSTAT_DATA_UINT64 },
314         { "p",                          KSTAT_DATA_UINT64 },
315         { "c",                          KSTAT_DATA_UINT64 },
316         { "c_min",                      KSTAT_DATA_UINT64 },
317         { "c_max",                      KSTAT_DATA_UINT64 },
318         { "size",                       KSTAT_DATA_UINT64 },
319         { "hdr_size",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
320         { "data_size",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
321         { "other_size",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
322         { "l2_hits",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
323         { "l2_misses",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
324         { "l2_feeds",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
325         { "l2_rw_clash",                KSTAT_DATA_UINT64 },
326         { "l2_read_bytes",              KSTAT_DATA_UINT64 },
327         { "l2_write_bytes",             KSTAT_DATA_UINT64 },
328         { "l2_writes_sent",             KSTAT_DATA_UINT64 },
329         { "l2_writes_done",             KSTAT_DATA_UINT64 },
330         { "l2_writes_error",            KSTAT_DATA_UINT64 },
331         { "l2_writes_hdr_miss",         KSTAT_DATA_UINT64 },
332         { "l2_evict_lock_retry",        KSTAT_DATA_UINT64 },
333         { "l2_evict_reading",           KSTAT_DATA_UINT64 },
334         { "l2_free_on_write",           KSTAT_DATA_UINT64 },
335         { "l2_abort_lowmem",            KSTAT_DATA_UINT64 },
336         { "l2_cksum_bad",               KSTAT_DATA_UINT64 },
337         { "l2_io_error",                KSTAT_DATA_UINT64 },
338         { "l2_size",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
339         { "l2_hdr_size",                KSTAT_DATA_UINT64 },
340         { "memory_throttle_count",      KSTAT_DATA_UINT64 }
341 };
342
343 #define ARCSTAT(stat)   (arc_stats.stat.value.ui64)
344
345 #define ARCSTAT_INCR(stat, val) \
346         atomic_add_64(&arc_stats.stat.value.ui64, (val));
347
348 #define ARCSTAT_BUMP(stat)      ARCSTAT_INCR(stat, 1)
349 #define ARCSTAT_BUMPDOWN(stat)  ARCSTAT_INCR(stat, -1)
350
351 #define ARCSTAT_MAX(stat, val) {                                        \
352         uint64_t m;                                                     \
353         while ((val) > (m = arc_stats.stat.value.ui64) &&               \
354             (m != atomic_cas_64(&arc_stats.stat.value.ui64, m, (val)))) \
355                 continue;                                               \
356 }
357
358 #define ARCSTAT_MAXSTAT(stat) \
359         ARCSTAT_MAX(stat##_max, arc_stats.stat.value.ui64)
360
361 /*
362  * We define a macro to allow ARC hits/misses to be easily broken down by
363  * two separate conditions, giving a total of four different subtypes for
364  * each of hits and misses (so eight statistics total).
365  */
366 #define ARCSTAT_CONDSTAT(cond1, stat1, notstat1, cond2, stat2, notstat2, stat) \
367         if (cond1) {                                                    \
368                 if (cond2) {                                            \
369                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##stat1##_##stat2##_##stat); \
370                 } else {                                                \
371                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##stat1##_##notstat2##_##stat); \
372                 }                                                       \
373         } else {                                                        \
374                 if (cond2) {                                            \
375                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##notstat1##_##stat2##_##stat); \
376                 } else {                                                \
377                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##notstat1##_##notstat2##_##stat);\
378                 }                                                       \
379         }
380
381 kstat_t                 *arc_ksp;
382 static arc_state_t      *arc_anon;
383 static arc_state_t      *arc_mru;
384 static arc_state_t      *arc_mru_ghost;
385 static arc_state_t      *arc_mfu;
386 static arc_state_t      *arc_mfu_ghost;
387 static arc_state_t      *arc_l2c_only;
388
389 /*
390  * There are several ARC variables that are critical to export as kstats --
391  * but we don't want to have to grovel around in the kstat whenever we wish to
392  * manipulate them.  For these variables, we therefore define them to be in
393  * terms of the statistic variable.  This assures that we are not introducing
394  * the possibility of inconsistency by having shadow copies of the variables,
395  * while still allowing the code to be readable.
396  */
397 #define arc_size        ARCSTAT(arcstat_size)   /* actual total arc size */
398 #define arc_p           ARCSTAT(arcstat_p)      /* target size of MRU */
399 #define arc_c           ARCSTAT(arcstat_c)      /* target size of cache */
400 #define arc_c_min       ARCSTAT(arcstat_c_min)  /* min target cache size */
401 #define arc_c_max       ARCSTAT(arcstat_c_max)  /* max target cache size */
402
403 static int              arc_no_grow;    /* Don't try to grow cache size */
404 static uint64_t         arc_tempreserve;
405 static uint64_t         arc_loaned_bytes;
406 static uint64_t         arc_meta_used;
407 static uint64_t         arc_meta_limit;
408 static uint64_t         arc_meta_max = 0;
409
410 typedef struct l2arc_buf_hdr l2arc_buf_hdr_t;
411
412 typedef struct arc_callback arc_callback_t;
413
414 struct arc_callback {
415         void                    *acb_private;
416         arc_done_func_t         *acb_done;
417         arc_buf_t               *acb_buf;
418         zio_t                   *acb_zio_dummy;
419         arc_callback_t          *acb_next;
420 };
421
422 typedef struct arc_write_callback arc_write_callback_t;
423
424 struct arc_write_callback {
425         void            *awcb_private;
426         arc_done_func_t *awcb_ready;
427         arc_done_func_t *awcb_done;
428         arc_buf_t       *awcb_buf;
429 };
430
431 struct arc_buf_hdr {
432         /* protected by hash lock */
433         dva_t                   b_dva;
434         uint64_t                b_birth;
435         uint64_t                b_cksum0;
436
437         kmutex_t                b_freeze_lock;
438         zio_cksum_t             *b_freeze_cksum;
439         void                    *b_thawed;
440
441         arc_buf_hdr_t           *b_hash_next;
442         arc_buf_t               *b_buf;
443         uint32_t                b_flags;
444         uint32_t                b_datacnt;
445
446         arc_callback_t          *b_acb;
447         kcondvar_t              b_cv;
448
449         /* immutable */
450         arc_buf_contents_t      b_type;
451         uint64_t                b_size;
452         uint64_t                b_spa;
453
454         /* protected by arc state mutex */
455         arc_state_t             *b_state;
456         list_node_t             b_arc_node;
457
458         /* updated atomically */
459         clock_t                 b_arc_access;
460
461         /* self protecting */
462         refcount_t              b_refcnt;
463
464         l2arc_buf_hdr_t         *b_l2hdr;
465         list_node_t             b_l2node;
466 };
467
468 static arc_buf_t *arc_eviction_list;
469 static kmutex_t arc_eviction_mtx;
470 static arc_buf_hdr_t arc_eviction_hdr;
471 static void arc_get_data_buf(arc_buf_t *buf);
472 static void arc_access(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t *hash_lock);
473 static int arc_evict_needed(arc_buf_contents_t type);
474 static void arc_evict_ghost(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes);
475
476 static boolean_t l2arc_write_eligible(uint64_t spa_guid, arc_buf_hdr_t *ab);
477
478 #define GHOST_STATE(state)      \
479         ((state) == arc_mru_ghost || (state) == arc_mfu_ghost ||        \
480         (state) == arc_l2c_only)
481
482 /*
483  * Private ARC flags.  These flags are private ARC only flags that will show up
484  * in b_flags in the arc_hdr_buf_t.  Some flags are publicly declared, and can
485  * be passed in as arc_flags in things like arc_read.  However, these flags
486  * should never be passed and should only be set by ARC code.  When adding new
487  * public flags, make sure not to smash the private ones.
488  */
489
490 #define ARC_IN_HASH_TABLE       (1 << 9)        /* this buffer is hashed */
491 #define ARC_IO_IN_PROGRESS      (1 << 10)       /* I/O in progress for buf */
492 #define ARC_IO_ERROR            (1 << 11)       /* I/O failed for buf */
493 #define ARC_FREED_IN_READ       (1 << 12)       /* buf freed while in read */
494 #define ARC_BUF_AVAILABLE       (1 << 13)       /* block not in active use */
495 #define ARC_INDIRECT            (1 << 14)       /* this is an indirect block */
496 #define ARC_FREE_IN_PROGRESS    (1 << 15)       /* hdr about to be freed */
497 #define ARC_L2_WRITING          (1 << 16)       /* L2ARC write in progress */
498 #define ARC_L2_EVICTED          (1 << 17)       /* evicted during I/O */
499 #define ARC_L2_WRITE_HEAD       (1 << 18)       /* head of write list */
500
501 #define HDR_IN_HASH_TABLE(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_IN_HASH_TABLE)
502 #define HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr) ((hdr)->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS)
503 #define HDR_IO_ERROR(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_IO_ERROR)
504 #define HDR_PREFETCH(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_PREFETCH)
505 #define HDR_FREED_IN_READ(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_FREED_IN_READ)
506 #define HDR_BUF_AVAILABLE(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_BUF_AVAILABLE)
507 #define HDR_FREE_IN_PROGRESS(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_FREE_IN_PROGRESS)
508 #define HDR_L2CACHE(hdr)        ((hdr)->b_flags & ARC_L2CACHE)
509 #define HDR_L2_READING(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS && \
510                                     (hdr)->b_l2hdr != NULL)
511 #define HDR_L2_WRITING(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_L2_WRITING)
512 #define HDR_L2_EVICTED(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_L2_EVICTED)
513 #define HDR_L2_WRITE_HEAD(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_L2_WRITE_HEAD)
514
515 /*
516  * Other sizes
517  */
518
519 #define HDR_SIZE ((int64_t)sizeof (arc_buf_hdr_t))
520 #define L2HDR_SIZE ((int64_t)sizeof (l2arc_buf_hdr_t))
521
522 /*
523  * Hash table routines
524  */
525
526 #define HT_LOCK_PAD     64
527
528 struct ht_lock {
529         kmutex_t        ht_lock;
530 #ifdef _KERNEL
531         unsigned char   pad[(HT_LOCK_PAD - sizeof (kmutex_t))];
532 #endif
533 };
534
535 #define BUF_LOCKS 256
536 typedef struct buf_hash_table {
537         uint64_t ht_mask;
538         arc_buf_hdr_t **ht_table;
539         struct ht_lock ht_locks[BUF_LOCKS];
540 } buf_hash_table_t;
541
542 static buf_hash_table_t buf_hash_table;
543
544 #define BUF_HASH_INDEX(spa, dva, birth) \
545         (buf_hash(spa, dva, birth) & buf_hash_table.ht_mask)
546 #define BUF_HASH_LOCK_NTRY(idx) (buf_hash_table.ht_locks[idx & (BUF_LOCKS-1)])
547 #define BUF_HASH_LOCK(idx)      (&(BUF_HASH_LOCK_NTRY(idx).ht_lock))
548 #define HDR_LOCK(hdr) \
549         (BUF_HASH_LOCK(BUF_HASH_INDEX(hdr->b_spa, &hdr->b_dva, hdr->b_birth)))
550
551 uint64_t zfs_crc64_table[256];
552
553 /*
554  * Level 2 ARC
555  */
556
557 #define L2ARC_WRITE_SIZE        (8 * 1024 * 1024)       /* initial write max */
558 #define L2ARC_HEADROOM          2               /* num of writes */
559 #define L2ARC_FEED_SECS         1               /* caching interval secs */
560 #define L2ARC_FEED_MIN_MS       200             /* min caching interval ms */
561
562 #define l2arc_writes_sent       ARCSTAT(arcstat_l2_writes_sent)
563 #define l2arc_writes_done       ARCSTAT(arcstat_l2_writes_done)
564
565 /*
566  * L2ARC Performance Tunables
567  */
568 uint64_t l2arc_write_max = L2ARC_WRITE_SIZE;    /* default max write size */
569 uint64_t l2arc_write_boost = L2ARC_WRITE_SIZE;  /* extra write during warmup */
570 uint64_t l2arc_headroom = L2ARC_HEADROOM;       /* number of dev writes */
571 uint64_t l2arc_feed_secs = L2ARC_FEED_SECS;     /* interval seconds */
572 uint64_t l2arc_feed_min_ms = L2ARC_FEED_MIN_MS; /* min interval milliseconds */
573 boolean_t l2arc_noprefetch = B_TRUE;            /* don't cache prefetch bufs */
574 boolean_t l2arc_feed_again = B_TRUE;            /* turbo warmup */
575 boolean_t l2arc_norw = B_TRUE;                  /* no reads during writes */
576
577 /*
578  * L2ARC Internals
579  */
580 typedef struct l2arc_dev {
581         vdev_t                  *l2ad_vdev;     /* vdev */
582         spa_t                   *l2ad_spa;      /* spa */
583         uint64_t                l2ad_hand;      /* next write location */
584         uint64_t                l2ad_write;     /* desired write size, bytes */
585         uint64_t                l2ad_boost;     /* warmup write boost, bytes */
586         uint64_t                l2ad_start;     /* first addr on device */
587         uint64_t                l2ad_end;       /* last addr on device */
588         uint64_t                l2ad_evict;     /* last addr eviction reached */
589         boolean_t               l2ad_first;     /* first sweep through */
590         boolean_t               l2ad_writing;   /* currently writing */
591         list_t                  *l2ad_buflist;  /* buffer list */
592         list_node_t             l2ad_node;      /* device list node */
593 } l2arc_dev_t;
594
595 static list_t L2ARC_dev_list;                   /* device list */
596 static list_t *l2arc_dev_list;                  /* device list pointer */
597 static kmutex_t l2arc_dev_mtx;                  /* device list mutex */
598 static l2arc_dev_t *l2arc_dev_last;             /* last device used */
599 static kmutex_t l2arc_buflist_mtx;              /* mutex for all buflists */
600 static list_t L2ARC_free_on_write;              /* free after write buf list */
601 static list_t *l2arc_free_on_write;             /* free after write list ptr */
602 static kmutex_t l2arc_free_on_write_mtx;        /* mutex for list */
603 static uint64_t l2arc_ndev;                     /* number of devices */
604
605 typedef struct l2arc_read_callback {
606         arc_buf_t       *l2rcb_buf;             /* read buffer */
607         spa_t           *l2rcb_spa;             /* spa */
608         blkptr_t        l2rcb_bp;               /* original blkptr */
609         zbookmark_t     l2rcb_zb;               /* original bookmark */
610         int             l2rcb_flags;            /* original flags */
611 } l2arc_read_callback_t;
612
613 typedef struct l2arc_write_callback {
614         l2arc_dev_t     *l2wcb_dev;             /* device info */
615         arc_buf_hdr_t   *l2wcb_head;            /* head of write buflist */
616 } l2arc_write_callback_t;
617
618 struct l2arc_buf_hdr {
619         /* protected by arc_buf_hdr  mutex */
620         l2arc_dev_t     *b_dev;                 /* L2ARC device */
621         uint64_t        b_daddr;                /* disk address, offset byte */
622 };
623
624 typedef struct l2arc_data_free {
625         /* protected by l2arc_free_on_write_mtx */
626         void            *l2df_data;
627         size_t          l2df_size;
628         void            (*l2df_func)(void *, size_t);
629         list_node_t     l2df_list_node;
630 } l2arc_data_free_t;
631
632 static kmutex_t l2arc_feed_thr_lock;
633 static kcondvar_t l2arc_feed_thr_cv;
634 static uint8_t l2arc_thread_exit;
635
636 static void l2arc_read_done(zio_t *zio);
637 static void l2arc_hdr_stat_add(void);
638 static void l2arc_hdr_stat_remove(void);
639
640 static uint64_t
641 buf_hash(uint64_t spa, const dva_t *dva, uint64_t birth)
642 {
643         uint8_t *vdva = (uint8_t *)dva;
644         uint64_t crc = -1ULL;
645         int i;
646
647         ASSERT(zfs_crc64_table[128] == ZFS_CRC64_POLY);
648
649         for (i = 0; i < sizeof (dva_t); i++)
650                 crc = (crc >> 8) ^ zfs_crc64_table[(crc ^ vdva[i]) & 0xFF];
651
652         crc ^= (spa>>8) ^ birth;
653
654         return (crc);
655 }
656
657 #define BUF_EMPTY(buf)                                          \
658         ((buf)->b_dva.dva_word[0] == 0 &&                       \
659         (buf)->b_dva.dva_word[1] == 0 &&                        \
660         (buf)->b_birth == 0)
661
662 #define BUF_EQUAL(spa, dva, birth, buf)                         \
663         ((buf)->b_dva.dva_word[0] == (dva)->dva_word[0]) &&     \
664         ((buf)->b_dva.dva_word[1] == (dva)->dva_word[1]) &&     \
665         ((buf)->b_birth == birth) && ((buf)->b_spa == spa)
666
667 static void
668 buf_discard_identity(arc_buf_hdr_t *hdr)
669 {
670         hdr->b_dva.dva_word[0] = 0;
671         hdr->b_dva.dva_word[1] = 0;
672         hdr->b_birth = 0;
673         hdr->b_cksum0 = 0;
674 }
675
676 static arc_buf_hdr_t *
677 buf_hash_find(uint64_t spa, const dva_t *dva, uint64_t birth, kmutex_t **lockp)
678 {
679         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(spa, dva, birth);
680         kmutex_t *hash_lock = BUF_HASH_LOCK(idx);
681         arc_buf_hdr_t *buf;
682
683         mutex_enter(hash_lock);
684         for (buf = buf_hash_table.ht_table[idx]; buf != NULL;
685             buf = buf->b_hash_next) {
686                 if (BUF_EQUAL(spa, dva, birth, buf)) {
687                         *lockp = hash_lock;
688                         return (buf);
689                 }
690         }
691         mutex_exit(hash_lock);
692         *lockp = NULL;
693         return (NULL);
694 }
695
696 /*
697  * Insert an entry into the hash table.  If there is already an element
698  * equal to elem in the hash table, then the already existing element
699  * will be returned and the new element will not be inserted.
700  * Otherwise returns NULL.
701  */
702 static arc_buf_hdr_t *
703 buf_hash_insert(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t **lockp)
704 {
705         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth);
706         kmutex_t *hash_lock = BUF_HASH_LOCK(idx);
707         arc_buf_hdr_t *fbuf;
708         uint32_t i;
709
710         ASSERT(!HDR_IN_HASH_TABLE(buf));
711         *lockp = hash_lock;
712         mutex_enter(hash_lock);
713         for (fbuf = buf_hash_table.ht_table[idx], i = 0; fbuf != NULL;
714             fbuf = fbuf->b_hash_next, i++) {
715                 if (BUF_EQUAL(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth, fbuf))
716                         return (fbuf);
717         }
718
719         buf->b_hash_next = buf_hash_table.ht_table[idx];
720         buf_hash_table.ht_table[idx] = buf;
721         buf->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
722
723         /* collect some hash table performance data */
724         if (i > 0) {
725                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_collisions);
726                 if (i == 1)
727                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_chains);
728
729                 ARCSTAT_MAX(arcstat_hash_chain_max, i);
730         }
731
732         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_elements);
733         ARCSTAT_MAXSTAT(arcstat_hash_elements);
734
735         return (NULL);
736 }
737
738 static void
739 buf_hash_remove(arc_buf_hdr_t *buf)
740 {
741         arc_buf_hdr_t *fbuf, **bufp;
742         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth);
743
744         ASSERT(MUTEX_HELD(BUF_HASH_LOCK(idx)));
745         ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(buf));
746
747         bufp = &buf_hash_table.ht_table[idx];
748         while ((fbuf = *bufp) != buf) {
749                 ASSERT(fbuf != NULL);
750                 bufp = &fbuf->b_hash_next;
751         }
752         *bufp = buf->b_hash_next;
753         buf->b_hash_next = NULL;
754         buf->b_flags &= ~ARC_IN_HASH_TABLE;
755
756         /* collect some hash table performance data */
757         ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_hash_elements);
758
759         if (buf_hash_table.ht_table[idx] &&
760             buf_hash_table.ht_table[idx]->b_hash_next == NULL)
761                 ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_hash_chains);
762 }
763
764 /*
765  * Global data structures and functions for the buf kmem cache.
766  */
767 static kmem_cache_t *hdr_cache;
768 static kmem_cache_t *buf_cache;
769
770 static void
771 buf_fini(void)
772 {
773         int i;
774
775         kmem_free(buf_hash_table.ht_table,
776             (buf_hash_table.ht_mask + 1) * sizeof (void *));
777         for (i = 0; i < BUF_LOCKS; i++)
778                 mutex_destroy(&buf_hash_table.ht_locks[i].ht_lock);
779         kmem_cache_destroy(hdr_cache);
780         kmem_cache_destroy(buf_cache);
781 }
782
783 /*
784  * Constructor callback - called when the cache is empty
785  * and a new buf is requested.
786  */
787 /* ARGSUSED */
788 static int
789 hdr_cons(void *vbuf, void *unused, int kmflag)
790 {
791         arc_buf_hdr_t *buf = vbuf;
792
793         bzero(buf, sizeof (arc_buf_hdr_t));
794         refcount_create(&buf->b_refcnt);
795         cv_init(&buf->b_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
796         mutex_init(&buf->b_freeze_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
797         arc_space_consume(sizeof (arc_buf_hdr_t), ARC_SPACE_HDRS);
798
799         return (0);
800 }
801
802 /* ARGSUSED */
803 static int
804 buf_cons(void *vbuf, void *unused, int kmflag)
805 {
806         arc_buf_t *buf = vbuf;
807
808         bzero(buf, sizeof (arc_buf_t));
809         mutex_init(&buf->b_evict_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
810         rw_init(&buf->b_data_lock, NULL, RW_DEFAULT, NULL);
811         arc_space_consume(sizeof (arc_buf_t), ARC_SPACE_HDRS);
812
813         return (0);
814 }
815
816 /*
817  * Destructor callback - called when a cached buf is
818  * no longer required.
819  */
820 /* ARGSUSED */
821 static void
822 hdr_dest(void *vbuf, void *unused)
823 {
824         arc_buf_hdr_t *buf = vbuf;
825
826         ASSERT(BUF_EMPTY(buf));
827         refcount_destroy(&buf->b_refcnt);
828         cv_destroy(&buf->b_cv);
829         mutex_destroy(&buf->b_freeze_lock);
830         arc_space_return(sizeof (arc_buf_hdr_t), ARC_SPACE_HDRS);
831 }
832
833 /* ARGSUSED */
834 static void
835 buf_dest(void *vbuf, void *unused)
836 {
837         arc_buf_t *buf = vbuf;
838
839         mutex_destroy(&buf->b_evict_lock);
840         rw_destroy(&buf->b_data_lock);
841         arc_space_return(sizeof (arc_buf_t), ARC_SPACE_HDRS);
842 }
843
844 /*
845  * Reclaim callback -- invoked when memory is low.
846  */
847 /* ARGSUSED */
848 static void
849 hdr_recl(void *unused)
850 {
851         dprintf("hdr_recl called\n");
852         /*
853          * umem calls the reclaim func when we destroy the buf cache,
854          * which is after we do arc_fini().
855          */
856         if (!arc_dead)
857                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
858 }
859
860 static void
861 buf_init(void)
862 {
863         uint64_t *ct;
864         uint64_t hsize = 1ULL << 12;
865         int i, j;
866
867         /*
868          * The hash table is big enough to fill all of physical memory
869          * with an average 64K block size.  The table will take up
870          * totalmem*sizeof(void*)/64K (eg. 128KB/GB with 8-byte pointers).
871          */
872         while (hsize * 65536 < physmem * PAGESIZE)
873                 hsize <<= 1;
874 retry:
875         buf_hash_table.ht_mask = hsize - 1;
876         buf_hash_table.ht_table =
877             kmem_zalloc(hsize * sizeof (void*), KM_NOSLEEP);
878         if (buf_hash_table.ht_table == NULL) {
879                 ASSERT(hsize > (1ULL << 8));
880                 hsize >>= 1;
881                 goto retry;
882         }
883
884         hdr_cache = kmem_cache_create("arc_buf_hdr_t", sizeof (arc_buf_hdr_t),
885             0, hdr_cons, hdr_dest, hdr_recl, NULL, NULL, 0);
886         buf_cache = kmem_cache_create("arc_buf_t", sizeof (arc_buf_t),
887             0, buf_cons, buf_dest, NULL, NULL, NULL, 0);
888
889         for (i = 0; i < 256; i++)
890                 for (ct = zfs_crc64_table + i, *ct = i, j = 8; j > 0; j--)
891                         *ct = (*ct >> 1) ^ (-(*ct & 1) & ZFS_CRC64_POLY);
892
893         for (i = 0; i < BUF_LOCKS; i++) {
894                 mutex_init(&buf_hash_table.ht_locks[i].ht_lock,
895                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
896         }
897 }
898
899 #define ARC_MINTIME     (hz>>4) /* 62 ms */
900
901 static void
902 arc_cksum_verify(arc_buf_t *buf)
903 {
904         zio_cksum_t zc;
905
906         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
907                 return;
908
909         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
910         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum == NULL ||
911             (buf->b_hdr->b_flags & ARC_IO_ERROR)) {
912                 mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
913                 return;
914         }
915         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size, &zc);
916         if (!ZIO_CHECKSUM_EQUAL(*buf->b_hdr->b_freeze_cksum, zc))
917                 panic("buffer modified while frozen!");
918         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
919 }
920
921 static int
922 arc_cksum_equal(arc_buf_t *buf)
923 {
924         zio_cksum_t zc;
925         int equal;
926
927         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
928         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size, &zc);
929         equal = ZIO_CHECKSUM_EQUAL(*buf->b_hdr->b_freeze_cksum, zc);
930         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
931
932         return (equal);
933 }
934
935 static void
936 arc_cksum_compute(arc_buf_t *buf, boolean_t force)
937 {
938         if (!force && !(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
939                 return;
940
941         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
942         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
943                 mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
944                 return;
945         }
946         buf->b_hdr->b_freeze_cksum = kmem_alloc(sizeof (zio_cksum_t), KM_SLEEP);
947         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size,
948             buf->b_hdr->b_freeze_cksum);
949         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
950 }
951
952 void
953 arc_buf_thaw(arc_buf_t *buf)
954 {
955         kmutex_t *hash_lock;
956
957         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
958         mutex_enter(hash_lock);
959
960         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY) {
961                 if (buf->b_hdr->b_state != arc_anon)
962                         panic("modifying non-anon buffer!");
963                 if (buf->b_hdr->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS)
964                         panic("modifying buffer while i/o in progress!");
965                 arc_cksum_verify(buf);
966         }
967
968         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
969         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
970                 kmem_free(buf->b_hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
971                 buf->b_hdr->b_freeze_cksum = NULL;
972         }
973
974         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY) {
975                 if (buf->b_hdr->b_thawed)
976                         kmem_free(buf->b_hdr->b_thawed, 1);
977                 buf->b_hdr->b_thawed = kmem_alloc(1, KM_SLEEP);
978         }
979
980         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
981         mutex_exit(hash_lock);
982 }
983
984 void
985 arc_buf_freeze(arc_buf_t *buf)
986 {
987         kmutex_t *hash_lock;
988
989         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
990                 return;
991
992         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
993         mutex_enter(hash_lock);
994
995         ASSERT(buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL ||
996             buf->b_hdr->b_state == arc_anon);
997         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
998         mutex_exit(hash_lock);
999 }
1000
1001 static void
1002 add_reference(arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock, void *tag)
1003 {
1004         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
1005
1006         if ((refcount_add(&ab->b_refcnt, tag) == 1) &&
1007             (ab->b_state != arc_anon)) {
1008                 uint64_t delta = ab->b_size * ab->b_datacnt;
1009                 list_t *list = &ab->b_state->arcs_list[ab->b_type];
1010                 uint64_t *size = &ab->b_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1011
1012                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&ab->b_state->arcs_mtx));
1013                 mutex_enter(&ab->b_state->arcs_mtx);
1014                 ASSERT(list_link_active(&ab->b_arc_node));
1015                 list_remove(list, ab);
1016                 if (GHOST_STATE(ab->b_state)) {
1017                         ASSERT3U(ab->b_datacnt, ==, 0);
1018                         ASSERT3P(ab->b_buf, ==, NULL);
1019                         delta = ab->b_size;
1020                 }
1021                 ASSERT(delta > 0);
1022                 ASSERT3U(*size, >=, delta);
1023                 atomic_add_64(size, -delta);
1024                 mutex_exit(&ab->b_state->arcs_mtx);
1025                 /* remove the prefetch flag if we get a reference */
1026                 if (ab->b_flags & ARC_PREFETCH)
1027                         ab->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
1028         }
1029 }
1030
1031 static int
1032 remove_reference(arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock, void *tag)
1033 {
1034         int cnt;
1035         arc_state_t *state = ab->b_state;
1036
1037         ASSERT(state == arc_anon || MUTEX_HELD(hash_lock));
1038         ASSERT(!GHOST_STATE(state));
1039
1040         if (((cnt = refcount_remove(&ab->b_refcnt, tag)) == 0) &&
1041             (state != arc_anon)) {
1042                 uint64_t *size = &state->arcs_lsize[ab->b_type];
1043
1044                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&state->arcs_mtx));
1045                 mutex_enter(&state->arcs_mtx);
1046                 ASSERT(!list_link_active(&ab->b_arc_node));
1047                 list_insert_head(&state->arcs_list[ab->b_type], ab);
1048                 ASSERT(ab->b_datacnt > 0);
1049                 atomic_add_64(size, ab->b_size * ab->b_datacnt);
1050                 mutex_exit(&state->arcs_mtx);
1051         }
1052         return (cnt);
1053 }
1054
1055 /*
1056  * Move the supplied buffer to the indicated state.  The mutex
1057  * for the buffer must be held by the caller.
1058  */
1059 static void
1060 arc_change_state(arc_state_t *new_state, arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock)
1061 {
1062         arc_state_t *old_state = ab->b_state;
1063         int64_t refcnt = refcount_count(&ab->b_refcnt);
1064         uint64_t from_delta, to_delta;
1065
1066         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
1067         ASSERT(new_state != old_state);
1068         ASSERT(refcnt == 0 || ab->b_datacnt > 0);
1069         ASSERT(ab->b_datacnt == 0 || !GHOST_STATE(new_state));
1070         ASSERT(ab->b_datacnt <= 1 || old_state != arc_anon);
1071
1072         from_delta = to_delta = ab->b_datacnt * ab->b_size;
1073
1074         /*
1075          * If this buffer is evictable, transfer it from the
1076          * old state list to the new state list.
1077          */
1078         if (refcnt == 0) {
1079                 if (old_state != arc_anon) {
1080                         int use_mutex = !MUTEX_HELD(&old_state->arcs_mtx);
1081                         uint64_t *size = &old_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1082
1083                         if (use_mutex)
1084                                 mutex_enter(&old_state->arcs_mtx);
1085
1086                         ASSERT(list_link_active(&ab->b_arc_node));
1087                         list_remove(&old_state->arcs_list[ab->b_type], ab);
1088
1089                         /*
1090                          * If prefetching out of the ghost cache,
1091                          * we will have a non-zero datacnt.
1092                          */
1093                         if (GHOST_STATE(old_state) && ab->b_datacnt == 0) {
1094                                 /* ghost elements have a ghost size */
1095                                 ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1096                                 from_delta = ab->b_size;
1097                         }
1098                         ASSERT3U(*size, >=, from_delta);
1099                         atomic_add_64(size, -from_delta);
1100
1101                         if (use_mutex)
1102                                 mutex_exit(&old_state->arcs_mtx);
1103                 }
1104                 if (new_state != arc_anon) {
1105                         int use_mutex = !MUTEX_HELD(&new_state->arcs_mtx);
1106                         uint64_t *size = &new_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1107
1108                         if (use_mutex)
1109                                 mutex_enter(&new_state->arcs_mtx);
1110
1111                         list_insert_head(&new_state->arcs_list[ab->b_type], ab);
1112
1113                         /* ghost elements have a ghost size */
1114                         if (GHOST_STATE(new_state)) {
1115                                 ASSERT(ab->b_datacnt == 0);
1116                                 ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1117                                 to_delta = ab->b_size;
1118                         }
1119                         atomic_add_64(size, to_delta);
1120
1121                         if (use_mutex)
1122                                 mutex_exit(&new_state->arcs_mtx);
1123                 }
1124         }
1125
1126         ASSERT(!BUF_EMPTY(ab));
1127         if (new_state == arc_anon && HDR_IN_HASH_TABLE(ab))
1128                 buf_hash_remove(ab);
1129
1130         /* adjust state sizes */
1131         if (to_delta)
1132                 atomic_add_64(&new_state->arcs_size, to_delta);
1133         if (from_delta) {
1134                 ASSERT3U(old_state->arcs_size, >=, from_delta);
1135                 atomic_add_64(&old_state->arcs_size, -from_delta);
1136         }
1137         ab->b_state = new_state;
1138
1139         /* adjust l2arc hdr stats */
1140         if (new_state == arc_l2c_only)
1141                 l2arc_hdr_stat_add();
1142         else if (old_state == arc_l2c_only)
1143                 l2arc_hdr_stat_remove();
1144 }
1145
1146 void
1147 arc_space_consume(uint64_t space, arc_space_type_t type)
1148 {
1149         ASSERT(type >= 0 && type < ARC_SPACE_NUMTYPES);
1150
1151         switch (type) {
1152         case ARC_SPACE_DATA:
1153                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, space);
1154                 break;
1155         case ARC_SPACE_OTHER:
1156                 ARCSTAT_INCR(arcstat_other_size, space);
1157                 break;
1158         case ARC_SPACE_HDRS:
1159                 ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, space);
1160                 break;
1161         case ARC_SPACE_L2HDRS:
1162                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, space);
1163                 break;
1164         }
1165
1166         atomic_add_64(&arc_meta_used, space);
1167         atomic_add_64(&arc_size, space);
1168 }
1169
1170 void
1171 arc_space_return(uint64_t space, arc_space_type_t type)
1172 {
1173         ASSERT(type >= 0 && type < ARC_SPACE_NUMTYPES);
1174
1175         switch (type) {
1176         case ARC_SPACE_DATA:
1177                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, -space);
1178                 break;
1179         case ARC_SPACE_OTHER:
1180                 ARCSTAT_INCR(arcstat_other_size, -space);
1181                 break;
1182         case ARC_SPACE_HDRS:
1183                 ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, -space);
1184                 break;
1185         case ARC_SPACE_L2HDRS:
1186                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, -space);
1187                 break;
1188         }
1189
1190         ASSERT(arc_meta_used >= space);
1191         if (arc_meta_max < arc_meta_used)
1192                 arc_meta_max = arc_meta_used;
1193         atomic_add_64(&arc_meta_used, -space);
1194         ASSERT(arc_size >= space);
1195         atomic_add_64(&arc_size, -space);
1196 }
1197
1198 void *
1199 arc_data_buf_alloc(uint64_t size)
1200 {
1201         if (arc_evict_needed(ARC_BUFC_DATA))
1202                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
1203         atomic_add_64(&arc_size, size);
1204         return (zio_data_buf_alloc(size));
1205 }
1206
1207 void
1208 arc_data_buf_free(void *buf, uint64_t size)
1209 {
1210         zio_data_buf_free(buf, size);
1211         ASSERT(arc_size >= size);
1212         atomic_add_64(&arc_size, -size);
1213 }
1214
1215 arc_buf_t *
1216 arc_buf_alloc(spa_t *spa, int size, void *tag, arc_buf_contents_t type)
1217 {
1218         arc_buf_hdr_t *hdr;
1219         arc_buf_t *buf;
1220
1221         ASSERT3U(size, >, 0);
1222         hdr = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
1223         ASSERT(BUF_EMPTY(hdr));
1224         hdr->b_size = size;
1225         hdr->b_type = type;
1226         hdr->b_spa = spa_guid(spa);
1227         hdr->b_state = arc_anon;
1228         hdr->b_arc_access = 0;
1229         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
1230         buf->b_hdr = hdr;
1231         buf->b_data = NULL;
1232         buf->b_efunc = NULL;
1233         buf->b_private = NULL;
1234         buf->b_next = NULL;
1235         hdr->b_buf = buf;
1236         arc_get_data_buf(buf);
1237         hdr->b_datacnt = 1;
1238         hdr->b_flags = 0;
1239         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1240         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, tag);
1241
1242         return (buf);
1243 }
1244
1245 static char *arc_onloan_tag = "onloan";
1246
1247 /*
1248  * Loan out an anonymous arc buffer. Loaned buffers are not counted as in
1249  * flight data by arc_tempreserve_space() until they are "returned". Loaned
1250  * buffers must be returned to the arc before they can be used by the DMU or
1251  * freed.
1252  */
1253 arc_buf_t *
1254 arc_loan_buf(spa_t *spa, int size)
1255 {
1256         arc_buf_t *buf;
1257
1258         buf = arc_buf_alloc(spa, size, arc_onloan_tag, ARC_BUFC_DATA);
1259
1260         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, size);
1261         return (buf);
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Return a loaned arc buffer to the arc.
1266  */
1267 void
1268 arc_return_buf(arc_buf_t *buf, void *tag)
1269 {
1270         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1271
1272         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1273         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, tag);
1274         (void) refcount_remove(&hdr->b_refcnt, arc_onloan_tag);
1275
1276         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, -hdr->b_size);
1277 }
1278
1279 /* Detach an arc_buf from a dbuf (tag) */
1280 void
1281 arc_loan_inuse_buf(arc_buf_t *buf, void *tag)
1282 {
1283         arc_buf_hdr_t *hdr;
1284
1285         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1286         hdr = buf->b_hdr;
1287         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, arc_onloan_tag);
1288         (void) refcount_remove(&hdr->b_refcnt, tag);
1289         buf->b_efunc = NULL;
1290         buf->b_private = NULL;
1291
1292         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, hdr->b_size);
1293 }
1294
1295 static arc_buf_t *
1296 arc_buf_clone(arc_buf_t *from)
1297 {
1298         arc_buf_t *buf;
1299         arc_buf_hdr_t *hdr = from->b_hdr;
1300         uint64_t size = hdr->b_size;
1301
1302         ASSERT(hdr->b_state != arc_anon);
1303
1304         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
1305         buf->b_hdr = hdr;
1306         buf->b_data = NULL;
1307         buf->b_efunc = NULL;
1308         buf->b_private = NULL;
1309         buf->b_next = hdr->b_buf;
1310         hdr->b_buf = buf;
1311         arc_get_data_buf(buf);
1312         bcopy(from->b_data, buf->b_data, size);
1313         hdr->b_datacnt += 1;
1314         return (buf);
1315 }
1316
1317 void
1318 arc_buf_add_ref(arc_buf_t *buf, void* tag)
1319 {
1320         arc_buf_hdr_t *hdr;
1321         kmutex_t *hash_lock;
1322
1323         /*
1324          * Check to see if this buffer is evicted.  Callers
1325          * must verify b_data != NULL to know if the add_ref
1326          * was successful.
1327          */
1328         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1329         if (buf->b_data == NULL) {
1330                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1331                 return;
1332         }
1333         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
1334         mutex_enter(hash_lock);
1335         hdr = buf->b_hdr;
1336         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1337         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1338
1339         ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
1340         add_reference(hdr, hash_lock, tag);
1341         DTRACE_PROBE1(arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
1342         arc_access(hdr, hash_lock);
1343         mutex_exit(hash_lock);
1344         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hits);
1345         ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
1346             demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
1347             data, metadata, hits);
1348 }
1349
1350 /*
1351  * Free the arc data buffer.  If it is an l2arc write in progress,
1352  * the buffer is placed on l2arc_free_on_write to be freed later.
1353  */
1354 static void
1355 arc_buf_data_free(arc_buf_hdr_t *hdr, void (*free_func)(void *, size_t),
1356     void *data, size_t size)
1357 {
1358         if (HDR_L2_WRITING(hdr)) {
1359                 l2arc_data_free_t *df;
1360                 df = kmem_alloc(sizeof (l2arc_data_free_t), KM_SLEEP);
1361                 df->l2df_data = data;
1362                 df->l2df_size = size;
1363                 df->l2df_func = free_func;
1364                 mutex_enter(&l2arc_free_on_write_mtx);
1365                 list_insert_head(l2arc_free_on_write, df);
1366                 mutex_exit(&l2arc_free_on_write_mtx);
1367                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_free_on_write);
1368         } else {
1369                 free_func(data, size);
1370         }
1371 }
1372
1373 static void
1374 arc_buf_destroy(arc_buf_t *buf, boolean_t recycle, boolean_t all)
1375 {
1376         arc_buf_t **bufp;
1377
1378         /* free up data associated with the buf */
1379         if (buf->b_data) {
1380                 arc_state_t *state = buf->b_hdr->b_state;
1381                 uint64_t size = buf->b_hdr->b_size;
1382                 arc_buf_contents_t type = buf->b_hdr->b_type;
1383
1384                 arc_cksum_verify(buf);
1385
1386                 if (!recycle) {
1387                         if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
1388                                 arc_buf_data_free(buf->b_hdr, zio_buf_free,
1389                                     buf->b_data, size);
1390                                 arc_space_return(size, ARC_SPACE_DATA);
1391                         } else {
1392                                 ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
1393                                 arc_buf_data_free(buf->b_hdr,
1394                                     zio_data_buf_free, buf->b_data, size);
1395                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, -size);
1396                                 atomic_add_64(&arc_size, -size);
1397                         }
1398                 }
1399                 if (list_link_active(&buf->b_hdr->b_arc_node)) {
1400                         uint64_t *cnt = &state->arcs_lsize[type];
1401
1402                         ASSERT(refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt));
1403                         ASSERT(state != arc_anon);
1404
1405                         ASSERT3U(*cnt, >=, size);
1406                         atomic_add_64(cnt, -size);
1407                 }
1408                 ASSERT3U(state->arcs_size, >=, size);
1409                 atomic_add_64(&state->arcs_size, -size);
1410                 buf->b_data = NULL;
1411                 ASSERT(buf->b_hdr->b_datacnt > 0);
1412                 buf->b_hdr->b_datacnt -= 1;
1413         }
1414
1415         /* only remove the buf if requested */
1416         if (!all)
1417                 return;
1418
1419         /* remove the buf from the hdr list */
1420         for (bufp = &buf->b_hdr->b_buf; *bufp != buf; bufp = &(*bufp)->b_next)
1421                 continue;
1422         *bufp = buf->b_next;
1423         buf->b_next = NULL;
1424
1425         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1426
1427         /* clean up the buf */
1428         buf->b_hdr = NULL;
1429         kmem_cache_free(buf_cache, buf);
1430 }
1431
1432 static void
1433 arc_hdr_destroy(arc_buf_hdr_t *hdr)
1434 {
1435         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1436         ASSERT3P(hdr->b_state, ==, arc_anon);
1437         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
1438         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr = hdr->b_l2hdr;
1439
1440         if (l2hdr != NULL) {
1441                 boolean_t buflist_held = MUTEX_HELD(&l2arc_buflist_mtx);
1442                 /*
1443                  * To prevent arc_free() and l2arc_evict() from
1444                  * attempting to free the same buffer at the same time,
1445                  * a FREE_IN_PROGRESS flag is given to arc_free() to
1446                  * give it priority.  l2arc_evict() can't destroy this
1447                  * header while we are waiting on l2arc_buflist_mtx.
1448                  *
1449                  * The hdr may be removed from l2ad_buflist before we
1450                  * grab l2arc_buflist_mtx, so b_l2hdr is rechecked.
1451                  */
1452                 if (!buflist_held) {
1453                         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
1454                         l2hdr = hdr->b_l2hdr;
1455                 }
1456
1457                 if (l2hdr != NULL) {
1458                         list_remove(l2hdr->b_dev->l2ad_buflist, hdr);
1459                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -hdr->b_size);
1460                         kmem_free(l2hdr, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
1461                         if (hdr->b_state == arc_l2c_only)
1462                                 l2arc_hdr_stat_remove();
1463                         hdr->b_l2hdr = NULL;
1464                 }
1465
1466                 if (!buflist_held)
1467                         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
1468         }
1469
1470         if (!BUF_EMPTY(hdr)) {
1471                 ASSERT(!HDR_IN_HASH_TABLE(hdr));
1472                 buf_discard_identity(hdr);
1473         }
1474         while (hdr->b_buf) {
1475                 arc_buf_t *buf = hdr->b_buf;
1476
1477                 if (buf->b_efunc) {
1478                         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1479                         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1480                         ASSERT(buf->b_hdr != NULL);
1481                         arc_buf_destroy(hdr->b_buf, FALSE, FALSE);
1482                         hdr->b_buf = buf->b_next;
1483                         buf->b_hdr = &arc_eviction_hdr;
1484                         buf->b_next = arc_eviction_list;
1485                         arc_eviction_list = buf;
1486                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1487                         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1488                 } else {
1489                         arc_buf_destroy(hdr->b_buf, FALSE, TRUE);
1490                 }
1491         }
1492         if (hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
1493                 kmem_free(hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
1494                 hdr->b_freeze_cksum = NULL;
1495         }
1496         if (hdr->b_thawed) {
1497                 kmem_free(hdr->b_thawed, 1);
1498                 hdr->b_thawed = NULL;
1499         }
1500
1501         ASSERT(!list_link_active(&hdr->b_arc_node));
1502         ASSERT3P(hdr->b_hash_next, ==, NULL);
1503         ASSERT3P(hdr->b_acb, ==, NULL);
1504         kmem_cache_free(hdr_cache, hdr);
1505 }
1506
1507 void
1508 arc_buf_free(arc_buf_t *buf, void *tag)
1509 {
1510         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1511         int hashed = hdr->b_state != arc_anon;
1512
1513         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1514         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1515
1516         if (hashed) {
1517                 kmutex_t *hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1518
1519                 mutex_enter(hash_lock);
1520                 hdr = buf->b_hdr;
1521                 ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1522
1523                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
1524                 if (hdr->b_datacnt > 1) {
1525                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1526                 } else {
1527                         ASSERT(buf == hdr->b_buf);
1528                         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1529                         hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
1530                 }
1531                 mutex_exit(hash_lock);
1532         } else if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
1533                 int destroy_hdr;
1534                 /*
1535                  * We are in the middle of an async write.  Don't destroy
1536                  * this buffer unless the write completes before we finish
1537                  * decrementing the reference count.
1538                  */
1539                 mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1540                 (void) remove_reference(hdr, NULL, tag);
1541                 ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1542                 destroy_hdr = !HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr);
1543                 mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1544                 if (destroy_hdr)
1545                         arc_hdr_destroy(hdr);
1546         } else {
1547                 if (remove_reference(hdr, NULL, tag) > 0)
1548                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1549                 else
1550                         arc_hdr_destroy(hdr);
1551         }
1552 }
1553
1554 int
1555 arc_buf_remove_ref(arc_buf_t *buf, void* tag)
1556 {
1557         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1558         kmutex_t *hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1559         int no_callback = (buf->b_efunc == NULL);
1560
1561         if (hdr->b_state == arc_anon) {
1562                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
1563                 arc_buf_free(buf, tag);
1564                 return (no_callback);
1565         }
1566
1567         mutex_enter(hash_lock);
1568         hdr = buf->b_hdr;
1569         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1570         ASSERT(hdr->b_state != arc_anon);
1571         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1572
1573         (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
1574         if (hdr->b_datacnt > 1) {
1575                 if (no_callback)
1576                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1577         } else if (no_callback) {
1578                 ASSERT(hdr->b_buf == buf && buf->b_next == NULL);
1579                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1580                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
1581         }
1582         ASSERT(no_callback || hdr->b_datacnt > 1 ||
1583             refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1584         mutex_exit(hash_lock);
1585         return (no_callback);
1586 }
1587
1588 int
1589 arc_buf_size(arc_buf_t *buf)
1590 {
1591         return (buf->b_hdr->b_size);
1592 }
1593
1594 /*
1595  * Evict buffers from list until we've removed the specified number of
1596  * bytes.  Move the removed buffers to the appropriate evict state.
1597  * If the recycle flag is set, then attempt to "recycle" a buffer:
1598  * - look for a buffer to evict that is `bytes' long.
1599  * - return the data block from this buffer rather than freeing it.
1600  * This flag is used by callers that are trying to make space for a
1601  * new buffer in a full arc cache.
1602  *
1603  * This function makes a "best effort".  It skips over any buffers
1604  * it can't get a hash_lock on, and so may not catch all candidates.
1605  * It may also return without evicting as much space as requested.
1606  */
1607 static void *
1608 arc_evict(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes, boolean_t recycle,
1609     arc_buf_contents_t type)
1610 {
1611         arc_state_t *evicted_state;
1612         uint64_t bytes_evicted = 0, skipped = 0, missed = 0;
1613         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev = NULL;
1614         list_t *list = &state->arcs_list[type];
1615         kmutex_t *hash_lock;
1616         boolean_t have_lock;
1617         void *stolen = NULL;
1618
1619         ASSERT(state == arc_mru || state == arc_mfu);
1620
1621         evicted_state = (state == arc_mru) ? arc_mru_ghost : arc_mfu_ghost;
1622
1623         mutex_enter(&state->arcs_mtx);
1624         mutex_enter(&evicted_state->arcs_mtx);
1625
1626         for (ab = list_tail(list); ab; ab = ab_prev) {
1627                 ab_prev = list_prev(list, ab);
1628                 /* prefetch buffers have a minimum lifespan */
1629                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(ab) ||
1630                     (spa && ab->b_spa != spa) ||
1631                     (ab->b_flags & (ARC_PREFETCH|ARC_INDIRECT) &&
1632                     ddi_get_lbolt() - ab->b_arc_access <
1633                     arc_min_prefetch_lifespan)) {
1634                         skipped++;
1635                         continue;
1636                 }
1637                 /* "lookahead" for better eviction candidate */
1638                 if (recycle && ab->b_size != bytes &&
1639                     ab_prev && ab_prev->b_size == bytes)
1640                         continue;
1641                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
1642                 have_lock = MUTEX_HELD(hash_lock);
1643                 if (have_lock || mutex_tryenter(hash_lock)) {
1644                         ASSERT3U(refcount_count(&ab->b_refcnt), ==, 0);
1645                         ASSERT(ab->b_datacnt > 0);
1646                         while (ab->b_buf) {
1647                                 arc_buf_t *buf = ab->b_buf;
1648                                 if (!mutex_tryenter(&buf->b_evict_lock)) {
1649                                         missed += 1;
1650                                         break;
1651                                 }
1652                                 if (buf->b_data) {
1653                                         bytes_evicted += ab->b_size;
1654                                         if (recycle && ab->b_type == type &&
1655                                             ab->b_size == bytes &&
1656                                             !HDR_L2_WRITING(ab)) {
1657                                                 stolen = buf->b_data;
1658                                                 recycle = FALSE;
1659                                         }
1660                                 }
1661                                 if (buf->b_efunc) {
1662                                         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1663                                         arc_buf_destroy(buf,
1664                                             buf->b_data == stolen, FALSE);
1665                                         ab->b_buf = buf->b_next;
1666                                         buf->b_hdr = &arc_eviction_hdr;
1667                                         buf->b_next = arc_eviction_list;
1668                                         arc_eviction_list = buf;
1669                                         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1670                                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1671                                 } else {
1672                                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1673                                         arc_buf_destroy(buf,
1674                                             buf->b_data == stolen, TRUE);
1675                                 }
1676                         }
1677
1678                         if (ab->b_l2hdr) {
1679                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_l2_cached,
1680                                     ab->b_size);
1681                         } else {
1682                                 if (l2arc_write_eligible(ab->b_spa, ab)) {
1683                                         ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_l2_eligible,
1684                                             ab->b_size);
1685                                 } else {
1686                                         ARCSTAT_INCR(
1687                                             arcstat_evict_l2_ineligible,
1688                                             ab->b_size);
1689                                 }
1690                         }
1691
1692                         if (ab->b_datacnt == 0) {
1693                                 arc_change_state(evicted_state, ab, hash_lock);
1694                                 ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(ab));
1695                                 ab->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
1696                                 ab->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
1697                                 DTRACE_PROBE1(arc__evict, arc_buf_hdr_t *, ab);
1698                         }
1699                         if (!have_lock)
1700                                 mutex_exit(hash_lock);
1701                         if (bytes >= 0 && bytes_evicted >= bytes)
1702                                 break;
1703                 } else {
1704                         missed += 1;
1705                 }
1706         }
1707
1708         mutex_exit(&evicted_state->arcs_mtx);
1709         mutex_exit(&state->arcs_mtx);
1710
1711         if (bytes_evicted < bytes)
1712                 dprintf("only evicted %lld bytes from %x",
1713                     (longlong_t)bytes_evicted, state);
1714
1715         if (skipped)
1716                 ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_skip, skipped);
1717
1718         if (missed)
1719                 ARCSTAT_INCR(arcstat_mutex_miss, missed);
1720
1721         /*
1722          * We have just evicted some date into the ghost state, make
1723          * sure we also adjust the ghost state size if necessary.
1724          */
1725         if (arc_no_grow &&
1726             arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size > arc_c) {
1727                 int64_t mru_over = arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size +
1728                     arc_mru_ghost->arcs_size - arc_c;
1729
1730                 if (mru_over > 0 && arc_mru_ghost->arcs_lsize[type] > 0) {
1731                         int64_t todelete =
1732                             MIN(arc_mru_ghost->arcs_lsize[type], mru_over);
1733                         arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, NULL, todelete);
1734                 } else if (arc_mfu_ghost->arcs_lsize[type] > 0) {
1735                         int64_t todelete = MIN(arc_mfu_ghost->arcs_lsize[type],
1736                             arc_mru_ghost->arcs_size +
1737                             arc_mfu_ghost->arcs_size - arc_c);
1738                         arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, NULL, todelete);
1739                 }
1740         }
1741
1742         return (stolen);
1743 }
1744
1745 /*
1746  * Remove buffers from list until we've removed the specified number of
1747  * bytes.  Destroy the buffers that are removed.
1748  */
1749 static void
1750 arc_evict_ghost(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes)
1751 {
1752         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev;
1753         list_t *list = &state->arcs_list[ARC_BUFC_DATA];
1754         kmutex_t *hash_lock;
1755         uint64_t bytes_deleted = 0;
1756         uint64_t bufs_skipped = 0;
1757
1758         ASSERT(GHOST_STATE(state));
1759 top:
1760         mutex_enter(&state->arcs_mtx);
1761         for (ab = list_tail(list); ab; ab = ab_prev) {
1762                 ab_prev = list_prev(list, ab);
1763                 if (spa && ab->b_spa != spa)
1764                         continue;
1765                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
1766                 /* caller may be trying to modify this buffer, skip it */
1767                 if (MUTEX_HELD(hash_lock))
1768                         continue;
1769                 if (mutex_tryenter(hash_lock)) {
1770                         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(ab));
1771                         ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1772                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_deleted);
1773                         bytes_deleted += ab->b_size;
1774
1775                         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
1776                                 /*
1777                                  * This buffer is cached on the 2nd Level ARC;
1778                                  * don't destroy the header.
1779                                  */
1780                                 arc_change_state(arc_l2c_only, ab, hash_lock);
1781                                 mutex_exit(hash_lock);
1782                         } else {
1783                                 arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
1784                                 mutex_exit(hash_lock);
1785                                 arc_hdr_destroy(ab);
1786                         }
1787
1788                         DTRACE_PROBE1(arc__delete, arc_buf_hdr_t *, ab);
1789                         if (bytes >= 0 && bytes_deleted >= bytes)
1790                                 break;
1791                 } else {
1792                         if (bytes < 0) {
1793                                 mutex_exit(&state->arcs_mtx);
1794                                 mutex_enter(hash_lock);
1795                                 mutex_exit(hash_lock);
1796                                 goto top;
1797                         }
1798                         bufs_skipped += 1;
1799                 }
1800         }
1801         mutex_exit(&state->arcs_mtx);
1802
1803         if (list == &state->arcs_list[ARC_BUFC_DATA] &&
1804             (bytes < 0 || bytes_deleted < bytes)) {
1805                 list = &state->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA];
1806                 goto top;
1807         }
1808
1809         if (bufs_skipped) {
1810                 ARCSTAT_INCR(arcstat_mutex_miss, bufs_skipped);
1811                 ASSERT(bytes >= 0);
1812         }
1813
1814         if (bytes_deleted < bytes)
1815                 dprintf("only deleted %lld bytes from %p",
1816                     (longlong_t)bytes_deleted, state);
1817 }
1818
1819 static void
1820 arc_adjust(void)
1821 {
1822         int64_t adjustment, delta;
1823
1824         /*
1825          * Adjust MRU size
1826          */
1827
1828         adjustment = MIN(arc_size - arc_c,
1829             arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size + arc_meta_used - arc_p);
1830
1831         if (adjustment > 0 && arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] > 0) {
1832                 delta = MIN(arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], adjustment);
1833                 (void) arc_evict(arc_mru, NULL, delta, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
1834                 adjustment -= delta;
1835         }
1836
1837         if (adjustment > 0 && arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] > 0) {
1838                 delta = MIN(arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], adjustment);
1839                 (void) arc_evict(arc_mru, NULL, delta, FALSE,
1840                     ARC_BUFC_METADATA);
1841         }
1842
1843         /*
1844          * Adjust MFU size
1845          */
1846
1847         adjustment = arc_size - arc_c;
1848
1849         if (adjustment > 0 && arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] > 0) {
1850                 delta = MIN(adjustment, arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]);
1851                 (void) arc_evict(arc_mfu, NULL, delta, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
1852                 adjustment -= delta;
1853         }
1854
1855         if (adjustment > 0 && arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] > 0) {
1856                 int64_t delta = MIN(adjustment,
1857                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]);
1858                 (void) arc_evict(arc_mfu, NULL, delta, FALSE,
1859                     ARC_BUFC_METADATA);
1860         }
1861
1862         /*
1863          * Adjust ghost lists
1864          */
1865
1866         adjustment = arc_mru->arcs_size + arc_mru_ghost->arcs_size - arc_c;
1867
1868         if (adjustment > 0 && arc_mru_ghost->arcs_size > 0) {
1869                 delta = MIN(arc_mru_ghost->arcs_size, adjustment);
1870                 arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, NULL, delta);
1871         }
1872
1873         adjustment =
1874             arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size - arc_c;
1875
1876         if (adjustment > 0 && arc_mfu_ghost->arcs_size > 0) {
1877                 delta = MIN(arc_mfu_ghost->arcs_size, adjustment);
1878                 arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, NULL, delta);
1879         }
1880 }
1881
1882 static void
1883 arc_do_user_evicts(void)
1884 {
1885         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1886         while (arc_eviction_list != NULL) {
1887                 arc_buf_t *buf = arc_eviction_list;
1888                 arc_eviction_list = buf->b_next;
1889                 mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1890                 buf->b_hdr = NULL;
1891                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1892                 mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1893
1894                 if (buf->b_efunc != NULL)
1895                         VERIFY(buf->b_efunc(buf) == 0);
1896
1897                 buf->b_efunc = NULL;
1898                 buf->b_private = NULL;
1899                 kmem_cache_free(buf_cache, buf);
1900                 mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1901         }
1902         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1903 }
1904
1905 /*
1906  * Flush all *evictable* data from the cache for the given spa.
1907  * NOTE: this will not touch "active" (i.e. referenced) data.
1908  */
1909 void
1910 arc_flush(spa_t *spa)
1911 {
1912         uint64_t guid = 0;
1913
1914         if (spa)
1915                 guid = spa_guid(spa);
1916
1917         while (list_head(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_DATA])) {
1918                 (void) arc_evict(arc_mru, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
1919                 if (spa)
1920                         break;
1921         }
1922         while (list_head(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA])) {
1923                 (void) arc_evict(arc_mru, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_METADATA);
1924                 if (spa)
1925                         break;
1926         }
1927         while (list_head(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_DATA])) {
1928                 (void) arc_evict(arc_mfu, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
1929                 if (spa)
1930                         break;
1931         }
1932         while (list_head(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA])) {
1933                 (void) arc_evict(arc_mfu, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_METADATA);
1934                 if (spa)
1935                         break;
1936         }
1937
1938         arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, guid, -1);
1939         arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, guid, -1);
1940
1941         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
1942         arc_do_user_evicts();
1943         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
1944         ASSERT(spa || arc_eviction_list == NULL);
1945 }
1946
1947 void
1948 arc_shrink(void)
1949 {
1950         if (arc_c > arc_c_min) {
1951                 uint64_t to_free;
1952
1953 #ifdef _KERNEL
1954                 to_free = MAX(arc_c >> arc_shrink_shift, ptob(needfree));
1955 #else
1956                 to_free = arc_c >> arc_shrink_shift;
1957 #endif
1958                 if (arc_c > arc_c_min + to_free)
1959                         atomic_add_64(&arc_c, -to_free);
1960                 else
1961                         arc_c = arc_c_min;
1962
1963                 atomic_add_64(&arc_p, -(arc_p >> arc_shrink_shift));
1964                 if (arc_c > arc_size)
1965                         arc_c = MAX(arc_size, arc_c_min);
1966                 if (arc_p > arc_c)
1967                         arc_p = (arc_c >> 1);
1968                 ASSERT(arc_c >= arc_c_min);
1969                 ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
1970         }
1971
1972         if (arc_size > arc_c)
1973                 arc_adjust();
1974 }
1975
1976 static int
1977 arc_reclaim_needed(void)
1978 {
1979         uint64_t extra;
1980
1981 #ifdef _KERNEL
1982
1983         if (needfree)
1984                 return (1);
1985
1986         /*
1987          * take 'desfree' extra pages, so we reclaim sooner, rather than later
1988          */
1989         extra = desfree;
1990
1991         /*
1992          * check that we're out of range of the pageout scanner.  It starts to
1993          * schedule paging if freemem is less than lotsfree and needfree.
1994          * lotsfree is the high-water mark for pageout, and needfree is the
1995          * number of needed free pages.  We add extra pages here to make sure
1996          * the scanner doesn't start up while we're freeing memory.
1997          */
1998         if (freemem < lotsfree + needfree + extra)
1999                 return (1);
2000
2001         /*
2002          * check to make sure that swapfs has enough space so that anon
2003          * reservations can still succeed. anon_resvmem() checks that the
2004          * availrmem is greater than swapfs_minfree, and the number of reserved
2005          * swap pages.  We also add a bit of extra here just to prevent
2006          * circumstances from getting really dire.
2007          */
2008         if (availrmem < swapfs_minfree + swapfs_reserve + extra)
2009                 return (1);
2010
2011 #if defined(__i386)
2012         /*
2013          * If we're on an i386 platform, it's possible that we'll exhaust the
2014          * kernel heap space before we ever run out of available physical
2015          * memory.  Most checks of the size of the heap_area compare against
2016          * tune.t_minarmem, which is the minimum available real memory that we
2017          * can have in the system.  However, this is generally fixed at 25 pages
2018          * which is so low that it's useless.  In this comparison, we seek to
2019          * calculate the total heap-size, and reclaim if more than 3/4ths of the
2020          * heap is allocated.  (Or, in the calculation, if less than 1/4th is
2021          * free)
2022          */
2023         if (btop(vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE)) <
2024             (btop(vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE | VMEM_ALLOC)) >> 2))
2025                 return (1);
2026 #endif
2027
2028 #else
2029         if (spa_get_random(100) == 0)
2030                 return (1);
2031 #endif
2032         return (0);
2033 }
2034
2035 static void
2036 arc_kmem_reap_now(arc_reclaim_strategy_t strat)
2037 {
2038         size_t                  i;
2039         kmem_cache_t            *prev_cache = NULL;
2040         kmem_cache_t            *prev_data_cache = NULL;
2041         extern kmem_cache_t     *zio_buf_cache[];
2042         extern kmem_cache_t     *zio_data_buf_cache[];
2043
2044 #ifdef _KERNEL
2045         if (arc_meta_used >= arc_meta_limit) {
2046                 /*
2047                  * We are exceeding our meta-data cache limit.
2048                  * Purge some DNLC entries to release holds on meta-data.
2049                  */
2050                 dnlc_reduce_cache((void *)(uintptr_t)arc_reduce_dnlc_percent);
2051         }
2052 #if defined(__i386)
2053         /*
2054          * Reclaim unused memory from all kmem caches.
2055          */
2056         kmem_reap();
2057 #endif
2058 #endif
2059
2060         /*
2061          * An aggressive reclamation will shrink the cache size as well as
2062          * reap free buffers from the arc kmem caches.
2063          */
2064         if (strat == ARC_RECLAIM_AGGR)
2065                 arc_shrink();
2066
2067         for (i = 0; i < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; i++) {
2068                 if (zio_buf_cache[i] != prev_cache) {
2069                         prev_cache = zio_buf_cache[i];
2070                         kmem_cache_reap_now(zio_buf_cache[i]);
2071                 }
2072                 if (zio_data_buf_cache[i] != prev_data_cache) {
2073                         prev_data_cache = zio_data_buf_cache[i];
2074                         kmem_cache_reap_now(zio_data_buf_cache[i]);
2075                 }
2076         }
2077         kmem_cache_reap_now(buf_cache);
2078         kmem_cache_reap_now(hdr_cache);
2079 }
2080
2081 static void
2082 arc_reclaim_thread(void)
2083 {
2084         clock_t                 growtime = 0;
2085         arc_reclaim_strategy_t  last_reclaim = ARC_RECLAIM_CONS;
2086         callb_cpr_t             cpr;
2087
2088         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &arc_reclaim_thr_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
2089
2090         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
2091         while (arc_thread_exit == 0) {
2092                 if (arc_reclaim_needed()) {
2093
2094                         if (arc_no_grow) {
2095                                 if (last_reclaim == ARC_RECLAIM_CONS) {
2096                                         last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2097                                 } else {
2098                                         last_reclaim = ARC_RECLAIM_CONS;
2099                                 }
2100                         } else {
2101                                 arc_no_grow = TRUE;
2102                                 last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2103                                 membar_producer();
2104                         }
2105
2106                         /* reset the growth delay for every reclaim */
2107                         growtime = ddi_get_lbolt() + (arc_grow_retry * hz);
2108
2109                         arc_kmem_reap_now(last_reclaim);
2110                         arc_warm = B_TRUE;
2111
2112                 } else if (arc_no_grow && ddi_get_lbolt() >= growtime) {
2113                         arc_no_grow = FALSE;
2114                 }
2115
2116                 if (2 * arc_c < arc_size +
2117                     arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size)
2118                         arc_adjust();
2119
2120                 if (arc_eviction_list != NULL)
2121                         arc_do_user_evicts();
2122
2123                 /* block until needed, or one second, whichever is shorter */
2124                 CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
2125                 (void) cv_timedwait(&arc_reclaim_thr_cv,
2126                     &arc_reclaim_thr_lock, (ddi_get_lbolt() + hz));
2127                 CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &arc_reclaim_thr_lock);
2128         }
2129
2130         arc_thread_exit = 0;
2131         cv_broadcast(&arc_reclaim_thr_cv);
2132         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);           /* drops arc_reclaim_thr_lock */
2133         thread_exit();
2134 }
2135
2136 /*
2137  * Adapt arc info given the number of bytes we are trying to add and
2138  * the state that we are comming from.  This function is only called
2139  * when we are adding new content to the cache.
2140  */
2141 static void
2142 arc_adapt(int bytes, arc_state_t *state)
2143 {
2144         int mult;
2145         uint64_t arc_p_min = (arc_c >> arc_p_min_shift);
2146
2147         if (state == arc_l2c_only)
2148                 return;
2149
2150         ASSERT(bytes > 0);
2151         /*
2152          * Adapt the target size of the MRU list:
2153          *      - if we just hit in the MRU ghost list, then increase
2154          *        the target size of the MRU list.
2155          *      - if we just hit in the MFU ghost list, then increase
2156          *        the target size of the MFU list by decreasing the
2157          *        target size of the MRU list.
2158          */
2159         if (state == arc_mru_ghost) {
2160                 mult = ((arc_mru_ghost->arcs_size >= arc_mfu_ghost->arcs_size) ?
2161                     1 : (arc_mfu_ghost->arcs_size/arc_mru_ghost->arcs_size));
2162
2163                 arc_p = MIN(arc_c - arc_p_min, arc_p + bytes * mult);
2164         } else if (state == arc_mfu_ghost) {
2165                 uint64_t delta;
2166
2167                 mult = ((arc_mfu_ghost->arcs_size >= arc_mru_ghost->arcs_size) ?
2168                     1 : (arc_mru_ghost->arcs_size/arc_mfu_ghost->arcs_size));
2169
2170                 delta = MIN(bytes * mult, arc_p);
2171                 arc_p = MAX(arc_p_min, arc_p - delta);
2172         }
2173         ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2174
2175         if (arc_reclaim_needed()) {
2176                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
2177                 return;
2178         }
2179
2180         if (arc_no_grow)
2181                 return;
2182
2183         if (arc_c >= arc_c_max)
2184                 return;
2185
2186         /*
2187          * If we're within (2 * maxblocksize) bytes of the target
2188          * cache size, increment the target cache size
2189          */
2190         if (arc_size > arc_c - (2ULL << SPA_MAXBLOCKSHIFT)) {
2191                 atomic_add_64(&arc_c, (int64_t)bytes);
2192                 if (arc_c > arc_c_max)
2193                         arc_c = arc_c_max;
2194                 else if (state == arc_anon)
2195                         atomic_add_64(&arc_p, (int64_t)bytes);
2196                 if (arc_p > arc_c)
2197                         arc_p = arc_c;
2198         }
2199         ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2200 }
2201
2202 /*
2203  * Check if the cache has reached its limits and eviction is required
2204  * prior to insert.
2205  */
2206 static int
2207 arc_evict_needed(arc_buf_contents_t type)
2208 {
2209         if (type == ARC_BUFC_METADATA && arc_meta_used >= arc_meta_limit)
2210                 return (1);
2211
2212 #ifdef _KERNEL
2213         /*
2214          * If zio data pages are being allocated out of a separate heap segment,
2215          * then enforce that the size of available vmem for this area remains
2216          * above about 1/32nd free.
2217          */
2218         if (type == ARC_BUFC_DATA && zio_arena != NULL &&
2219             vmem_size(zio_arena, VMEM_FREE) <
2220             (vmem_size(zio_arena, VMEM_ALLOC) >> 5))
2221                 return (1);
2222 #endif
2223
2224         if (arc_reclaim_needed())
2225                 return (1);
2226
2227         return (arc_size > arc_c);
2228 }
2229
2230 /*
2231  * The buffer, supplied as the first argument, needs a data block.
2232  * So, if we are at cache max, determine which cache should be victimized.
2233  * We have the following cases:
2234  *
2235  * 1. Insert for MRU, p > sizeof(arc_anon + arc_mru) ->
2236  * In this situation if we're out of space, but the resident size of the MFU is
2237  * under the limit, victimize the MFU cache to satisfy this insertion request.
2238  *
2239  * 2. Insert for MRU, p <= sizeof(arc_anon + arc_mru) ->
2240  * Here, we've used up all of the available space for the MRU, so we need to
2241  * evict from our own cache instead.  Evict from the set of resident MRU
2242  * entries.
2243  *
2244  * 3. Insert for MFU (c - p) > sizeof(arc_mfu) ->
2245  * c minus p represents the MFU space in the cache, since p is the size of the
2246  * cache that is dedicated to the MRU.  In this situation there's still space on
2247  * the MFU side, so the MRU side needs to be victimized.
2248  *
2249  * 4. Insert for MFU (c - p) < sizeof(arc_mfu) ->
2250  * MFU's resident set is consuming more space than it has been allotted.  In
2251  * this situation, we must victimize our own cache, the MFU, for this insertion.
2252  */
2253 static void
2254 arc_get_data_buf(arc_buf_t *buf)
2255 {
2256         arc_state_t             *state = buf->b_hdr->b_state;
2257         uint64_t                size = buf->b_hdr->b_size;
2258         arc_buf_contents_t      type = buf->b_hdr->b_type;
2259
2260         arc_adapt(size, state);
2261
2262         /*
2263          * We have not yet reached cache maximum size,
2264          * just allocate a new buffer.
2265          */
2266         if (!arc_evict_needed(type)) {
2267                 if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2268                         buf->b_data = zio_buf_alloc(size);
2269                         arc_space_consume(size, ARC_SPACE_DATA);
2270                 } else {
2271                         ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
2272                         buf->b_data = zio_data_buf_alloc(size);
2273                         ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, size);
2274                         atomic_add_64(&arc_size, size);
2275                 }
2276                 goto out;
2277         }
2278
2279         /*
2280          * If we are prefetching from the mfu ghost list, this buffer
2281          * will end up on the mru list; so steal space from there.
2282          */
2283         if (state == arc_mfu_ghost)
2284                 state = buf->b_hdr->b_flags & ARC_PREFETCH ? arc_mru : arc_mfu;
2285         else if (state == arc_mru_ghost)
2286                 state = arc_mru;
2287
2288         if (state == arc_mru || state == arc_anon) {
2289                 uint64_t mru_used = arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size;
2290                 state = (arc_mfu->arcs_lsize[type] >= size &&
2291                     arc_p > mru_used) ? arc_mfu : arc_mru;
2292         } else {
2293                 /* MFU cases */
2294                 uint64_t mfu_space = arc_c - arc_p;
2295                 state =  (arc_mru->arcs_lsize[type] >= size &&
2296                     mfu_space > arc_mfu->arcs_size) ? arc_mru : arc_mfu;
2297         }
2298         if ((buf->b_data = arc_evict(state, NULL, size, TRUE, type)) == NULL) {
2299                 if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2300                         buf->b_data = zio_buf_alloc(size);
2301                         arc_space_consume(size, ARC_SPACE_DATA);
2302                 } else {
2303                         ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
2304                         buf->b_data = zio_data_buf_alloc(size);
2305                         ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, size);
2306                         atomic_add_64(&arc_size, size);
2307                 }
2308                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_recycle_miss);
2309         }
2310         ASSERT(buf->b_data != NULL);
2311 out:
2312         /*
2313          * Update the state size.  Note that ghost states have a
2314          * "ghost size" and so don't need to be updated.
2315          */
2316         if (!GHOST_STATE(buf->b_hdr->b_state)) {
2317                 arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
2318
2319                 atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_size, size);
2320                 if (list_link_active(&hdr->b_arc_node)) {
2321                         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
2322                         atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_lsize[type], size);
2323                 }
2324                 /*
2325                  * If we are growing the cache, and we are adding anonymous
2326                  * data, and we have outgrown arc_p, update arc_p
2327                  */
2328                 if (arc_size < arc_c && hdr->b_state == arc_anon &&
2329                     arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size > arc_p)
2330                         arc_p = MIN(arc_c, arc_p + size);
2331         }
2332 }
2333
2334 /*
2335  * This routine is called whenever a buffer is accessed.
2336  * NOTE: the hash lock is dropped in this function.
2337  */
2338 static void
2339 arc_access(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t *hash_lock)
2340 {
2341         clock_t now;
2342
2343         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
2344
2345         if (buf->b_state == arc_anon) {
2346                 /*
2347                  * This buffer is not in the cache, and does not
2348                  * appear in our "ghost" list.  Add the new buffer
2349                  * to the MRU state.
2350                  */
2351
2352                 ASSERT(buf->b_arc_access == 0);
2353                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2354                 DTRACE_PROBE1(new_state__mru, arc_buf_hdr_t *, buf);
2355                 arc_change_state(arc_mru, buf, hash_lock);
2356
2357         } else if (buf->b_state == arc_mru) {
2358                 now = ddi_get_lbolt();
2359
2360                 /*
2361                  * If this buffer is here because of a prefetch, then either:
2362                  * - clear the flag if this is a "referencing" read
2363                  *   (any subsequent access will bump this into the MFU state).
2364                  * or
2365                  * - move the buffer to the head of the list if this is
2366                  *   another prefetch (to make it less likely to be evicted).
2367                  */
2368                 if ((buf->b_flags & ARC_PREFETCH) != 0) {
2369                         if (refcount_count(&buf->b_refcnt) == 0) {
2370                                 ASSERT(list_link_active(&buf->b_arc_node));
2371                         } else {
2372                                 buf->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
2373                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_hits);
2374                         }
2375                         buf->b_arc_access = now;
2376                         return;
2377                 }
2378
2379                 /*
2380                  * This buffer has been "accessed" only once so far,
2381                  * but it is still in the cache. Move it to the MFU
2382                  * state.
2383                  */
2384                 if (now > buf->b_arc_access + ARC_MINTIME) {
2385                         /*
2386                          * More than 125ms have passed since we
2387                          * instantiated this buffer.  Move it to the
2388                          * most frequently used state.
2389                          */
2390                         buf->b_arc_access = now;
2391                         DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2392                         arc_change_state(arc_mfu, buf, hash_lock);
2393                 }
2394                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_hits);
2395         } else if (buf->b_state == arc_mru_ghost) {
2396                 arc_state_t     *new_state;
2397                 /*
2398                  * This buffer has been "accessed" recently, but
2399                  * was evicted from the cache.  Move it to the
2400                  * MFU state.
2401                  */
2402
2403                 if (buf->b_flags & ARC_PREFETCH) {
2404                         new_state = arc_mru;
2405                         if (refcount_count(&buf->b_refcnt) > 0)
2406                                 buf->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
2407                         DTRACE_PROBE1(new_state__mru, arc_buf_hdr_t *, buf);
2408                 } else {
2409                         new_state = arc_mfu;
2410                         DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2411                 }
2412
2413                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2414                 arc_change_state(new_state, buf, hash_lock);
2415
2416                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_ghost_hits);
2417         } else if (buf->b_state == arc_mfu) {
2418                 /*
2419                  * This buffer has been accessed more than once and is
2420                  * still in the cache.  Keep it in the MFU state.
2421                  *
2422                  * NOTE: an add_reference() that occurred when we did
2423                  * the arc_read() will have kicked this off the list.
2424                  * If it was a prefetch, we will explicitly move it to
2425                  * the head of the list now.
2426                  */
2427                 if ((buf->b_flags & ARC_PREFETCH) != 0) {
2428                         ASSERT(refcount_count(&buf->b_refcnt) == 0);
2429                         ASSERT(list_link_active(&buf->b_arc_node));
2430                 }
2431                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mfu_hits);
2432                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2433         } else if (buf->b_state == arc_mfu_ghost) {
2434                 arc_state_t     *new_state = arc_mfu;
2435                 /*
2436                  * This buffer has been accessed more than once but has
2437                  * been evicted from the cache.  Move it back to the
2438                  * MFU state.
2439                  */
2440
2441                 if (buf->b_flags & ARC_PREFETCH) {
2442                         /*
2443                          * This is a prefetch access...
2444                          * move this block back to the MRU state.
2445                          */
2446                         ASSERT3U(refcount_count(&buf->b_refcnt), ==, 0);
2447                         new_state = arc_mru;
2448                 }
2449
2450                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2451                 DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2452                 arc_change_state(new_state, buf, hash_lock);
2453
2454                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mfu_ghost_hits);
2455         } else if (buf->b_state == arc_l2c_only) {
2456                 /*
2457                  * This buffer is on the 2nd Level ARC.
2458                  */
2459
2460                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2461                 DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2462                 arc_change_state(arc_mfu, buf, hash_lock);
2463         } else {
2464                 ASSERT(!"invalid arc state");
2465         }
2466 }
2467
2468 /* a generic arc_done_func_t which you can use */
2469 /* ARGSUSED */
2470 void
2471 arc_bcopy_func(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
2472 {
2473         if (zio == NULL || zio->io_error == 0)
2474                 bcopy(buf->b_data, arg, buf->b_hdr->b_size);
2475         VERIFY(arc_buf_remove_ref(buf, arg) == 1);
2476 }
2477
2478 /* a generic arc_done_func_t */
2479 void
2480 arc_getbuf_func(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
2481 {
2482         arc_buf_t **bufp = arg;
2483         if (zio && zio->io_error) {
2484                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(buf, arg) == 1);
2485                 *bufp = NULL;
2486         } else {
2487                 *bufp = buf;
2488                 ASSERT(buf->b_data);
2489         }
2490 }
2491
2492 static void
2493 arc_read_done(zio_t *zio)
2494 {
2495         arc_buf_hdr_t   *hdr, *found;
2496         arc_buf_t       *buf;
2497         arc_buf_t       *abuf;  /* buffer we're assigning to callback */
2498         kmutex_t        *hash_lock;
2499         arc_callback_t  *callback_list, *acb;
2500         int             freeable = FALSE;
2501
2502         buf = zio->io_private;
2503         hdr = buf->b_hdr;
2504
2505         /*
2506          * The hdr was inserted into hash-table and removed from lists
2507          * prior to starting I/O.  We should find this header, since
2508          * it's in the hash table, and it should be legit since it's
2509          * not possible to evict it during the I/O.  The only possible
2510          * reason for it not to be found is if we were freed during the
2511          * read.
2512          */
2513         found = buf_hash_find(hdr->b_spa, &hdr->b_dva, hdr->b_birth,
2514             &hash_lock);
2515
2516         ASSERT((found == NULL && HDR_FREED_IN_READ(hdr) && hash_lock == NULL) ||
2517             (found == hdr && DVA_EQUAL(&hdr->b_dva, BP_IDENTITY(zio->io_bp))) ||
2518             (found == hdr && HDR_L2_READING(hdr)));
2519
2520         hdr->b_flags &= ~ARC_L2_EVICTED;
2521         if (l2arc_noprefetch && (hdr->b_flags & ARC_PREFETCH))
2522                 hdr->b_flags &= ~ARC_L2CACHE;
2523
2524         /* byteswap if necessary */
2525         callback_list = hdr->b_acb;
2526         ASSERT(callback_list != NULL);
2527         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(zio->io_bp) && zio->io_error == 0) {
2528                 arc_byteswap_func_t *func = BP_GET_LEVEL(zio->io_bp) > 0 ?
2529                     byteswap_uint64_array :
2530                     dmu_ot[BP_GET_TYPE(zio->io_bp)].ot_byteswap;
2531                 func(buf->b_data, hdr->b_size);
2532         }
2533
2534         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
2535
2536         if (hash_lock && zio->io_error == 0 && hdr->b_state == arc_anon) {
2537                 /*
2538                  * Only call arc_access on anonymous buffers.  This is because
2539                  * if we've issued an I/O for an evicted buffer, we've already
2540                  * called arc_access (to prevent any simultaneous readers from
2541                  * getting confused).
2542                  */
2543                 arc_access(hdr, hash_lock);
2544         }
2545
2546         /* create copies of the data buffer for the callers */
2547         abuf = buf;
2548         for (acb = callback_list; acb; acb = acb->acb_next) {
2549                 if (acb->acb_done) {
2550                         if (abuf == NULL)
2551                                 abuf = arc_buf_clone(buf);
2552                         acb->acb_buf = abuf;
2553                         abuf = NULL;
2554                 }
2555         }
2556         hdr->b_acb = NULL;
2557         hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
2558         ASSERT(!HDR_BUF_AVAILABLE(hdr));
2559         if (abuf == buf) {
2560                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
2561                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
2562                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
2563         }
2564
2565         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt) || callback_list != NULL);
2566
2567         if (zio->io_error != 0) {
2568                 hdr->b_flags |= ARC_IO_ERROR;
2569                 if (hdr->b_state != arc_anon)
2570                         arc_change_state(arc_anon, hdr, hash_lock);
2571                 if (HDR_IN_HASH_TABLE(hdr))
2572                         buf_hash_remove(hdr);
2573                 freeable = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
2574         }
2575
2576         /*
2577          * Broadcast before we drop the hash_lock to avoid the possibility
2578          * that the hdr (and hence the cv) might be freed before we get to
2579          * the cv_broadcast().
2580          */
2581         cv_broadcast(&hdr->b_cv);
2582
2583         if (hash_lock) {
2584                 mutex_exit(hash_lock);
2585         } else {
2586                 /*
2587                  * This block was freed while we waited for the read to
2588                  * complete.  It has been removed from the hash table and
2589                  * moved to the anonymous state (so that it won't show up
2590                  * in the cache).
2591                  */
2592                 ASSERT3P(hdr->b_state, ==, arc_anon);
2593                 freeable = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
2594         }
2595
2596         /* execute each callback and free its structure */
2597         while ((acb = callback_list) != NULL) {
2598                 if (acb->acb_done)
2599                         acb->acb_done(zio, acb->acb_buf, acb->acb_private);
2600
2601                 if (acb->acb_zio_dummy != NULL) {
2602                         acb->acb_zio_dummy->io_error = zio->io_error;
2603                         zio_nowait(acb->acb_zio_dummy);
2604                 }
2605
2606                 callback_list = acb->acb_next;
2607                 kmem_free(acb, sizeof (arc_callback_t));
2608         }
2609
2610         if (freeable)
2611                 arc_hdr_destroy(hdr);
2612 }
2613
2614 /*
2615  * "Read" the block block at the specified DVA (in bp) via the
2616  * cache.  If the block is found in the cache, invoke the provided
2617  * callback immediately and return.  Note that the `zio' parameter
2618  * in the callback will be NULL in this case, since no IO was
2619  * required.  If the block is not in the cache pass the read request
2620  * on to the spa with a substitute callback function, so that the
2621  * requested block will be added to the cache.
2622  *
2623  * If a read request arrives for a block that has a read in-progress,
2624  * either wait for the in-progress read to complete (and return the
2625  * results); or, if this is a read with a "done" func, add a record
2626  * to the read to invoke the "done" func when the read completes,
2627  * and return; or just return.
2628  *
2629  * arc_read_done() will invoke all the requested "done" functions
2630  * for readers of this block.
2631  *
2632  * Normal callers should use arc_read and pass the arc buffer and offset
2633  * for the bp.  But if you know you don't need locking, you can use
2634  * arc_read_bp.
2635  */
2636 int
2637 arc_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp, arc_buf_t *pbuf,
2638     arc_done_func_t *done, void *private, int priority, int zio_flags,
2639     uint32_t *arc_flags, const zbookmark_t *zb)
2640 {
2641         int err;
2642
2643         if (pbuf == NULL) {
2644                 /*
2645                  * XXX This happens from traverse callback funcs, for
2646                  * the objset_phys_t block.
2647                  */
2648                 return (arc_read_nolock(pio, spa, bp, done, private, priority,
2649                     zio_flags, arc_flags, zb));
2650         }
2651
2652         ASSERT(!refcount_is_zero(&pbuf->b_hdr->b_refcnt));
2653         ASSERT3U((char *)bp - (char *)pbuf->b_data, <, pbuf->b_hdr->b_size);
2654         rw_enter(&pbuf->b_data_lock, RW_READER);
2655
2656         err = arc_read_nolock(pio, spa, bp, done, private, priority,
2657             zio_flags, arc_flags, zb);
2658         rw_exit(&pbuf->b_data_lock);
2659
2660         return (err);
2661 }
2662
2663 int
2664 arc_read_nolock(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
2665     arc_done_func_t *done, void *private, int priority, int zio_flags,
2666     uint32_t *arc_flags, const zbookmark_t *zb)
2667 {
2668         arc_buf_hdr_t *hdr;
2669         arc_buf_t *buf;
2670         kmutex_t *hash_lock;
2671         zio_t *rzio;
2672         uint64_t guid = spa_guid(spa);
2673
2674 top:
2675         hdr = buf_hash_find(guid, BP_IDENTITY(bp), BP_PHYSICAL_BIRTH(bp),
2676             &hash_lock);
2677         if (hdr && hdr->b_datacnt > 0) {
2678
2679                 *arc_flags |= ARC_CACHED;
2680
2681                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
2682
2683                         if (*arc_flags & ARC_WAIT) {
2684                                 cv_wait(&hdr->b_cv, hash_lock);
2685                                 mutex_exit(hash_lock);
2686                                 goto top;
2687                         }
2688                         ASSERT(*arc_flags & ARC_NOWAIT);
2689
2690                         if (done) {
2691                                 arc_callback_t  *acb = NULL;
2692
2693                                 acb = kmem_zalloc(sizeof (arc_callback_t),
2694                                     KM_SLEEP);
2695                                 acb->acb_done = done;
2696                                 acb->acb_private = private;
2697                                 if (pio != NULL)
2698                                         acb->acb_zio_dummy = zio_null(pio,
2699                                             spa, NULL, NULL, NULL, zio_flags);
2700
2701                                 ASSERT(acb->acb_done != NULL);
2702                                 acb->acb_next = hdr->b_acb;
2703                                 hdr->b_acb = acb;
2704                                 add_reference(hdr, hash_lock, private);
2705                                 mutex_exit(hash_lock);
2706                                 return (0);
2707                         }
2708                         mutex_exit(hash_lock);
2709                         return (0);
2710                 }
2711
2712                 ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
2713
2714                 if (done) {
2715                         add_reference(hdr, hash_lock, private);
2716                         /*
2717                          * If this block is already in use, create a new
2718                          * copy of the data so that we will be guaranteed
2719                          * that arc_release() will always succeed.
2720                          */
2721                         buf = hdr->b_buf;
2722                         ASSERT(buf);
2723                         ASSERT(buf->b_data);
2724                         if (HDR_BUF_AVAILABLE(hdr)) {
2725                                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
2726                                 hdr->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
2727                         } else {
2728                                 buf = arc_buf_clone(buf);
2729                         }
2730
2731                 } else if (*arc_flags & ARC_PREFETCH &&
2732                     refcount_count(&hdr->b_refcnt) == 0) {
2733                         hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
2734                 }
2735                 DTRACE_PROBE1(arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
2736                 arc_access(hdr, hash_lock);
2737                 if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
2738                         hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
2739                 mutex_exit(hash_lock);
2740                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_hits);
2741                 ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
2742                     demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
2743                     data, metadata, hits);
2744
2745                 if (done)
2746                         done(NULL, buf, private);
2747         } else {
2748                 uint64_t size = BP_GET_LSIZE(bp);
2749                 arc_callback_t  *acb;
2750                 vdev_t *vd = NULL;
2751                 uint64_t addr;
2752                 boolean_t devw = B_FALSE;
2753
2754                 if (hdr == NULL) {
2755                         /* this block is not in the cache */
2756                         arc_buf_hdr_t   *exists;
2757                         arc_buf_contents_t type = BP_GET_BUFC_TYPE(bp);
2758                         buf = arc_buf_alloc(spa, size, private, type);
2759                         hdr = buf->b_hdr;
2760                         hdr->b_dva = *BP_IDENTITY(bp);
2761                         hdr->b_birth = BP_PHYSICAL_BIRTH(bp);
2762                         hdr->b_cksum0 = bp->blk_cksum.zc_word[0];
2763                         exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
2764                         if (exists) {
2765                                 /* somebody beat us to the hash insert */
2766                                 mutex_exit(hash_lock);
2767                                 buf_discard_identity(hdr);
2768                                 (void) arc_buf_remove_ref(buf, private);
2769                                 goto top; /* restart the IO request */
2770                         }
2771                         /* if this is a prefetch, we don't have a reference */
2772                         if (*arc_flags & ARC_PREFETCH) {
2773                                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock,
2774                                     private);
2775                                 hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
2776                         }
2777                         if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
2778                                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
2779                         if (BP_GET_LEVEL(bp) > 0)
2780                                 hdr->b_flags |= ARC_INDIRECT;
2781                 } else {
2782                         /* this block is in the ghost cache */
2783                         ASSERT(GHOST_STATE(hdr->b_state));
2784                         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
2785                         ASSERT3U(refcount_count(&hdr->b_refcnt), ==, 0);
2786                         ASSERT(hdr->b_buf == NULL);
2787
2788                         /* if this is a prefetch, we don't have a reference */
2789                         if (*arc_flags & ARC_PREFETCH)
2790                                 hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
2791                         else
2792                                 add_reference(hdr, hash_lock, private);
2793                         if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
2794                                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
2795                         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
2796                         buf->b_hdr = hdr;
2797                         buf->b_data = NULL;
2798                         buf->b_efunc = NULL;
2799                         buf->b_private = NULL;
2800                         buf->b_next = NULL;
2801                         hdr->b_buf = buf;
2802                         ASSERT(hdr->b_datacnt == 0);
2803                         hdr->b_datacnt = 1;
2804                         arc_get_data_buf(buf);
2805                         arc_access(hdr, hash_lock);
2806                 }
2807
2808                 ASSERT(!GHOST_STATE(hdr->b_state));
2809
2810                 acb = kmem_zalloc(sizeof (arc_callback_t), KM_SLEEP);
2811                 acb->acb_done = done;
2812                 acb->acb_private = private;
2813
2814                 ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
2815                 hdr->b_acb = acb;
2816                 hdr->b_flags |= ARC_IO_IN_PROGRESS;
2817
2818                 if (HDR_L2CACHE(hdr) && hdr->b_l2hdr != NULL &&
2819                     (vd = hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_vdev) != NULL) {
2820                         devw = hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_writing;
2821                         addr = hdr->b_l2hdr->b_daddr;
2822                         /*
2823                          * Lock out device removal.
2824                          */
2825                         if (vdev_is_dead(vd) ||
2826                             !spa_config_tryenter(spa, SCL_L2ARC, vd, RW_READER))
2827                                 vd = NULL;
2828                 }
2829
2830                 mutex_exit(hash_lock);
2831
2832                 ASSERT3U(hdr->b_size, ==, size);
2833                 DTRACE_PROBE4(arc__miss, arc_buf_hdr_t *, hdr, blkptr_t *, bp,
2834                     uint64_t, size, zbookmark_t *, zb);
2835                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_misses);
2836                 ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
2837                     demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
2838                     data, metadata, misses);
2839
2840                 if (vd != NULL && l2arc_ndev != 0 && !(l2arc_norw && devw)) {
2841                         /*
2842                          * Read from the L2ARC if the following are true:
2843                          * 1. The L2ARC vdev was previously cached.
2844                          * 2. This buffer still has L2ARC metadata.
2845                          * 3. This buffer isn't currently writing to the L2ARC.
2846                          * 4. The L2ARC entry wasn't evicted, which may
2847                          *    also have invalidated the vdev.
2848                          * 5. This isn't prefetch and l2arc_noprefetch is set.
2849                          */
2850                         if (hdr->b_l2hdr != NULL &&
2851                             !HDR_L2_WRITING(hdr) && !HDR_L2_EVICTED(hdr) &&
2852                             !(l2arc_noprefetch && HDR_PREFETCH(hdr))) {
2853                                 l2arc_read_callback_t *cb;
2854
2855                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
2856                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_hits);
2857
2858                                 cb = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_read_callback_t),
2859                                     KM_SLEEP);
2860                                 cb->l2rcb_buf = buf;
2861                                 cb->l2rcb_spa = spa;
2862                                 cb->l2rcb_bp = *bp;
2863                                 cb->l2rcb_zb = *zb;
2864                                 cb->l2rcb_flags = zio_flags;
2865
2866                                 /*
2867                                  * l2arc read.  The SCL_L2ARC lock will be
2868                                  * released by l2arc_read_done().
2869                                  */
2870                                 rzio = zio_read_phys(pio, vd, addr, size,
2871                                     buf->b_data, ZIO_CHECKSUM_OFF,
2872                                     l2arc_read_done, cb, priority, zio_flags |
2873                                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_CANFAIL |
2874                                     ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE |
2875                                     ZIO_FLAG_DONT_RETRY, B_FALSE);
2876                                 DTRACE_PROBE2(l2arc__read, vdev_t *, vd,
2877                                     zio_t *, rzio);
2878                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_read_bytes, size);
2879
2880                                 if (*arc_flags & ARC_NOWAIT) {
2881                                         zio_nowait(rzio);
2882                                         return (0);
2883                                 }
2884
2885                                 ASSERT(*arc_flags & ARC_WAIT);
2886                                 if (zio_wait(rzio) == 0)
2887                                         return (0);
2888
2889                                 /* l2arc read error; goto zio_read() */
2890                         } else {
2891                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__miss,
2892                                     arc_buf_hdr_t *, hdr);
2893                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_misses);
2894                                 if (HDR_L2_WRITING(hdr))
2895                                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_rw_clash);
2896                                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, vd);
2897                         }
2898                 } else {
2899                         if (vd != NULL)
2900                                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, vd);
2901                         if (l2arc_ndev != 0) {
2902                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__miss,
2903                                     arc_buf_hdr_t *, hdr);
2904                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_misses);
2905                         }
2906                 }
2907
2908                 rzio = zio_read(pio, spa, bp, buf->b_data, size,
2909                     arc_read_done, buf, priority, zio_flags, zb);
2910
2911                 if (*arc_flags & ARC_WAIT)
2912                         return (zio_wait(rzio));
2913
2914                 ASSERT(*arc_flags & ARC_NOWAIT);
2915                 zio_nowait(rzio);
2916         }
2917         return (0);
2918 }
2919
2920 void
2921 arc_set_callback(arc_buf_t *buf, arc_evict_func_t *func, void *private)
2922 {
2923         ASSERT(buf->b_hdr != NULL);
2924         ASSERT(buf->b_hdr->b_state != arc_anon);
2925         ASSERT(!refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt) || func == NULL);
2926         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
2927         ASSERT(!HDR_BUF_AVAILABLE(buf->b_hdr));
2928
2929         buf->b_efunc = func;
2930         buf->b_private = private;
2931 }
2932
2933 /*
2934  * This is used by the DMU to let the ARC know that a buffer is
2935  * being evicted, so the ARC should clean up.  If this arc buf
2936  * is not yet in the evicted state, it will be put there.
2937  */
2938 int
2939 arc_buf_evict(arc_buf_t *buf)
2940 {
2941         arc_buf_hdr_t *hdr;
2942         kmutex_t *hash_lock;
2943         arc_buf_t **bufp;
2944
2945         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
2946         hdr = buf->b_hdr;
2947         if (hdr == NULL) {
2948                 /*
2949                  * We are in arc_do_user_evicts().
2950                  */
2951                 ASSERT(buf->b_data == NULL);
2952                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
2953                 return (0);
2954         } else if (buf->b_data == NULL) {
2955                 arc_buf_t copy = *buf; /* structure assignment */
2956                 /*
2957                  * We are on the eviction list; process this buffer now
2958                  * but let arc_do_user_evicts() do the reaping.
2959                  */
2960                 buf->b_efunc = NULL;
2961                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
2962                 VERIFY(copy.b_efunc(&copy) == 0);
2963                 return (1);
2964         }
2965         hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
2966         mutex_enter(hash_lock);
2967         hdr = buf->b_hdr;
2968         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
2969
2970         ASSERT3U(refcount_count(&hdr->b_refcnt), <, hdr->b_datacnt);
2971         ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
2972
2973         /*
2974          * Pull this buffer off of the hdr
2975          */
2976         bufp = &hdr->b_buf;
2977         while (*bufp != buf)
2978                 bufp = &(*bufp)->b_next;
2979         *bufp = buf->b_next;
2980
2981         ASSERT(buf->b_data != NULL);
2982         arc_buf_destroy(buf, FALSE, FALSE);
2983
2984         if (hdr->b_datacnt == 0) {
2985                 arc_state_t *old_state = hdr->b_state;
2986                 arc_state_t *evicted_state;
2987
2988                 ASSERT(hdr->b_buf == NULL);
2989                 ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
2990
2991                 evicted_state =
2992                     (old_state == arc_mru) ? arc_mru_ghost : arc_mfu_ghost;
2993
2994                 mutex_enter(&old_state->arcs_mtx);
2995                 mutex_enter(&evicted_state->arcs_mtx);
2996
2997                 arc_change_state(evicted_state, hdr, hash_lock);
2998                 ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(hdr));
2999                 hdr->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
3000                 hdr->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
3001
3002                 mutex_exit(&evicted_state->arcs_mtx);
3003                 mutex_exit(&old_state->arcs_mtx);
3004         }
3005         mutex_exit(hash_lock);
3006         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3007
3008         VERIFY(buf->b_efunc(buf) == 0);
3009         buf->b_efunc = NULL;
3010         buf->b_private = NULL;
3011         buf->b_hdr = NULL;
3012         buf->b_next = NULL;
3013         kmem_cache_free(buf_cache, buf);
3014         return (1);
3015 }
3016
3017 /*
3018  * Release this buffer from the cache.  This must be done
3019  * after a read and prior to modifying the buffer contents.
3020  * If the buffer has more than one reference, we must make
3021  * a new hdr for the buffer.
3022  */
3023 void
3024 arc_release(arc_buf_t *buf, void *tag)
3025 {
3026         arc_buf_hdr_t *hdr;
3027         kmutex_t *hash_lock = NULL;
3028         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr;
3029         uint64_t buf_size;
3030
3031         /*
3032          * It would be nice to assert that if it's DMU metadata (level >
3033          * 0 || it's the dnode file), then it must be syncing context.
3034          * But we don't know that information at this level.
3035          */
3036
3037         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3038         hdr = buf->b_hdr;
3039
3040         /* this buffer is not on any list */
3041         ASSERT(refcount_count(&hdr->b_refcnt) > 0);
3042
3043         if (hdr->b_state == arc_anon) {
3044                 /* this buffer is already released */
3045                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
3046         } else {
3047                 hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
3048                 mutex_enter(hash_lock);
3049                 hdr = buf->b_hdr;
3050                 ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
3051         }
3052
3053         l2hdr = hdr->b_l2hdr;
3054         if (l2hdr) {
3055                 mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
3056                 hdr->b_l2hdr = NULL;
3057                 buf_size = hdr->b_size;
3058         }
3059
3060         /*
3061          * Do we have more than one buf?
3062          */
3063         if (hdr->b_datacnt > 1) {
3064                 arc_buf_hdr_t *nhdr;
3065                 arc_buf_t **bufp;
3066                 uint64_t blksz = hdr->b_size;
3067                 uint64_t spa = hdr->b_spa;
3068                 arc_buf_contents_t type = hdr->b_type;
3069                 uint32_t flags = hdr->b_flags;
3070
3071                 ASSERT(hdr->b_buf != buf || buf->b_next != NULL);
3072                 /*
3073                  * Pull the data off of this hdr and attach it to
3074                  * a new anonymous hdr.
3075                  */
3076                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
3077                 bufp = &hdr->b_buf;
3078                 while (*bufp != buf)
3079                         bufp = &(*bufp)->b_next;
3080                 *bufp = buf->b_next;
3081                 buf->b_next = NULL;
3082
3083                 ASSERT3U(hdr->b_state->arcs_size, >=, hdr->b_size);
3084                 atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_size, -hdr->b_size);
3085                 if (refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt)) {
3086                         uint64_t *size = &hdr->b_state->arcs_lsize[hdr->b_type];
3087                         ASSERT3U(*size, >=, hdr->b_size);
3088                         atomic_add_64(size, -hdr->b_size);
3089                 }
3090                 hdr->b_datacnt -= 1;
3091                 arc_cksum_verify(buf);
3092
3093                 mutex_exit(hash_lock);
3094
3095                 nhdr = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
3096                 nhdr->b_size = blksz;
3097                 nhdr->b_spa = spa;
3098                 nhdr->b_type = type;
3099                 nhdr->b_buf = buf;
3100                 nhdr->b_state = arc_anon;
3101                 nhdr->b_arc_access = 0;
3102                 nhdr->b_flags = flags & ARC_L2_WRITING;
3103                 nhdr->b_l2hdr = NULL;
3104                 nhdr->b_datacnt = 1;
3105                 nhdr->b_freeze_cksum = NULL;
3106                 (void) refcount_add(&nhdr->b_refcnt, tag);
3107                 buf->b_hdr = nhdr;
3108                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3109                 atomic_add_64(&arc_anon->arcs_size, blksz);
3110         } else {
3111                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3112                 ASSERT(refcount_count(&hdr->b_refcnt) == 1);
3113                 ASSERT(!list_link_active(&hdr->b_arc_node));
3114                 ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
3115                 if (hdr->b_state != arc_anon)
3116                         arc_change_state(arc_anon, hdr, hash_lock);
3117                 hdr->b_arc_access = 0;
3118                 if (hash_lock)
3119                         mutex_exit(hash_lock);
3120
3121                 buf_discard_identity(hdr);
3122                 arc_buf_thaw(buf);
3123         }
3124         buf->b_efunc = NULL;
3125         buf->b_private = NULL;
3126
3127         if (l2hdr) {
3128                 list_remove(l2hdr->b_dev->l2ad_buflist, hdr);
3129                 kmem_free(l2hdr, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
3130                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -buf_size);
3131                 mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
3132         }
3133 }
3134
3135 /*
3136  * Release this buffer.  If it does not match the provided BP, fill it
3137  * with that block's contents.
3138  */
3139 /* ARGSUSED */
3140 int
3141 arc_release_bp(arc_buf_t *buf, void *tag, blkptr_t *bp, spa_t *spa,
3142     zbookmark_t *zb)
3143 {
3144         arc_release(buf, tag);
3145         return (0);
3146 }
3147
3148 int
3149 arc_released(arc_buf_t *buf)
3150 {
3151         int released;
3152
3153         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3154         released = (buf->b_data != NULL && buf->b_hdr->b_state == arc_anon);
3155         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3156         return (released);
3157 }
3158
3159 int
3160 arc_has_callback(arc_buf_t *buf)
3161 {
3162         int callback;
3163
3164         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3165         callback = (buf->b_efunc != NULL);
3166         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3167         return (callback);
3168 }
3169
3170 #ifdef ZFS_DEBUG
3171 int
3172 arc_referenced(arc_buf_t *buf)
3173 {
3174         int referenced;
3175
3176         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3177         referenced = (refcount_count(&buf->b_hdr->b_refcnt));
3178         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3179         return (referenced);
3180 }
3181 #endif
3182
3183 static void
3184 arc_write_ready(zio_t *zio)
3185 {
3186         arc_write_callback_t *callback = zio->io_private;
3187         arc_buf_t *buf = callback->awcb_buf;
3188         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3189
3190         ASSERT(!refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt));
3191         callback->awcb_ready(zio, buf, callback->awcb_private);
3192
3193         /*
3194          * If the IO is already in progress, then this is a re-write
3195          * attempt, so we need to thaw and re-compute the cksum.
3196          * It is the responsibility of the callback to handle the
3197          * accounting for any re-write attempt.
3198          */
3199         if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
3200                 mutex_enter(&hdr->b_freeze_lock);
3201                 if (hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
3202                         kmem_free(hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
3203                         hdr->b_freeze_cksum = NULL;
3204                 }
3205                 mutex_exit(&hdr->b_freeze_lock);
3206         }
3207         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
3208         hdr->b_flags |= ARC_IO_IN_PROGRESS;
3209 }
3210
3211 static void
3212 arc_write_done(zio_t *zio)
3213 {
3214         arc_write_callback_t *callback = zio->io_private;
3215         arc_buf_t *buf = callback->awcb_buf;
3216         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3217
3218         ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3219
3220         if (zio->io_error == 0) {
3221                 hdr->b_dva = *BP_IDENTITY(zio->io_bp);
3222                 hdr->b_birth = BP_PHYSICAL_BIRTH(zio->io_bp);
3223                 hdr->b_cksum0 = zio->io_bp->blk_cksum.zc_word[0];
3224         } else {
3225                 ASSERT(BUF_EMPTY(hdr));
3226         }
3227
3228         /*
3229          * If the block to be written was all-zero, we may have
3230          * compressed it away.  In this case no write was performed
3231          * so there will be no dva/birth/checksum.  The buffer must
3232          * therefore remain anonymous (and uncached).
3233          */
3234         if (!BUF_EMPTY(hdr)) {
3235                 arc_buf_hdr_t *exists;
3236                 kmutex_t *hash_lock;
3237
3238                 ASSERT(zio->io_error == 0);
3239
3240                 arc_cksum_verify(buf);
3241
3242                 exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3243                 if (exists) {
3244                         /*
3245                          * This can only happen if we overwrite for
3246                          * sync-to-convergence, because we remove
3247                          * buffers from the hash table when we arc_free().
3248                          */
3249                         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) {
3250                                 if (!BP_EQUAL(&zio->io_bp_orig, zio->io_bp))
3251                                         panic("bad overwrite, hdr=%p exists=%p",
3252                                             (void *)hdr, (void *)exists);
3253                                 ASSERT(refcount_is_zero(&exists->b_refcnt));
3254                                 arc_change_state(arc_anon, exists, hash_lock);
3255                                 mutex_exit(hash_lock);
3256                                 arc_hdr_destroy(exists);
3257                                 exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3258                                 ASSERT3P(exists, ==, NULL);
3259                         } else {
3260                                 /* Dedup */
3261                                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
3262                                 ASSERT(hdr->b_state == arc_anon);
3263                                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp));
3264                                 ASSERT(BP_GET_LEVEL(zio->io_bp) == 0);
3265                         }
3266                 }
3267                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3268                 /* if it's not anon, we are doing a scrub */
3269                 if (!exists && hdr->b_state == arc_anon)
3270                         arc_access(hdr, hash_lock);
3271                 mutex_exit(hash_lock);
3272         } else {
3273                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3274         }
3275
3276         ASSERT(!refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
3277         callback->awcb_done(zio, buf, callback->awcb_private);
3278
3279         kmem_free(callback, sizeof (arc_write_callback_t));
3280 }
3281
3282 zio_t *
3283 arc_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg,
3284     blkptr_t *bp, arc_buf_t *buf, boolean_t l2arc, const zio_prop_t *zp,
3285     arc_done_func_t *ready, arc_done_func_t *done, void *private,
3286     int priority, int zio_flags, const zbookmark_t *zb)
3287 {
3288         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3289         arc_write_callback_t *callback;
3290         zio_t *zio;
3291
3292         ASSERT(ready != NULL);
3293         ASSERT(done != NULL);
3294         ASSERT(!HDR_IO_ERROR(hdr));
3295         ASSERT((hdr->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS) == 0);
3296         ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3297         if (l2arc)
3298                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3299         callback = kmem_zalloc(sizeof (arc_write_callback_t), KM_SLEEP);
3300         callback->awcb_ready = ready;
3301         callback->awcb_done = done;
3302         callback->awcb_private = private;
3303         callback->awcb_buf = buf;
3304
3305         zio = zio_write(pio, spa, txg, bp, buf->b_data, hdr->b_size, zp,
3306             arc_write_ready, arc_write_done, callback, priority, zio_flags, zb);
3307
3308         return (zio);
3309 }
3310
3311 static int
3312 arc_memory_throttle(uint64_t reserve, uint64_t inflight_data, uint64_t txg)
3313 {
3314 #ifdef _KERNEL
3315         uint64_t available_memory = ptob(freemem);
3316         static uint64_t page_load = 0;
3317         static uint64_t last_txg = 0;
3318
3319 #if defined(__i386)
3320         available_memory =
3321             MIN(available_memory, vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE));
3322 #endif
3323         if (available_memory >= zfs_write_limit_max)
3324                 return (0);
3325
3326         if (txg > last_txg) {
3327                 last_txg = txg;
3328                 page_load = 0;
3329         }
3330         /*
3331          * If we are in pageout, we know that memory is already tight,
3332          * the arc is already going to be evicting, so we just want to
3333          * continue to let page writes occur as quickly as possible.
3334          */
3335         if (curproc == proc_pageout) {
3336                 if (page_load > MAX(ptob(minfree), available_memory) / 4)
3337                         return (ERESTART);
3338                 /* Note: reserve is inflated, so we deflate */
3339                 page_load += reserve / 8;
3340                 return (0);
3341         } else if (page_load > 0 && arc_reclaim_needed()) {
3342                 /* memory is low, delay before restarting */
3343                 ARCSTAT_INCR(arcstat_memory_throttle_count, 1);
3344                 return (EAGAIN);
3345         }
3346         page_load = 0;
3347
3348         if (arc_size > arc_c_min) {
3349                 uint64_t evictable_memory =
3350                     arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] +
3351                     arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] +
3352                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] +
3353                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA];
3354                 available_memory += MIN(evictable_memory, arc_size - arc_c_min);
3355         }
3356
3357         if (inflight_data > available_memory / 4) {
3358                 ARCSTAT_INCR(arcstat_memory_throttle_count, 1);
3359                 return (ERESTART);
3360         }
3361 #endif
3362         return (0);
3363 }
3364
3365 void
3366 arc_tempreserve_clear(uint64_t reserve)
3367 {
3368         atomic_add_64(&arc_tempreserve, -reserve);
3369         ASSERT((int64_t)arc_tempreserve >= 0);
3370 }
3371
3372 int
3373 arc_tempreserve_space(uint64_t reserve, uint64_t txg)
3374 {
3375         int error;
3376         uint64_t anon_size;
3377
3378 #ifdef ZFS_DEBUG
3379         /*
3380          * Once in a while, fail for no reason.  Everything should cope.
3381          */
3382         if (spa_get_random(10000) == 0) {
3383                 dprintf("forcing random failure\n");
3384                 return (ERESTART);
3385         }
3386 #endif
3387         if (reserve > arc_c/4 && !arc_no_grow)
3388                 arc_c = MIN(arc_c_max, reserve * 4);
3389         if (reserve > arc_c)
3390                 return (ENOMEM);
3391
3392         /*
3393          * Don't count loaned bufs as in flight dirty data to prevent long
3394          * network delays from blocking transactions that are ready to be
3395          * assigned to a txg.
3396          */
3397         anon_size = MAX((int64_t)(arc_anon->arcs_size - arc_loaned_bytes), 0);
3398
3399         /*
3400          * Writes will, almost always, require additional memory allocations
3401          * in order to compress/encrypt/etc the data.  We therefor need to
3402          * make sure that there is sufficient available memory for this.
3403          */
3404         if (error = arc_memory_throttle(reserve, anon_size, txg))
3405                 return (error);
3406
3407         /*
3408          * Throttle writes when the amount of dirty data in the cache
3409          * gets too large.  We try to keep the cache less than half full
3410          * of dirty blocks so that our sync times don't grow too large.
3411          * Note: if two requests come in concurrently, we might let them
3412          * both succeed, when one of them should fail.  Not a huge deal.
3413          */
3414
3415         if (reserve + arc_tempreserve + anon_size > arc_c / 2 &&
3416             anon_size > arc_c / 4) {
3417                 dprintf("failing, arc_tempreserve=%lluK anon_meta=%lluK "
3418                     "anon_data=%lluK tempreserve=%lluK arc_c=%lluK\n",
3419                     arc_tempreserve>>10,
3420                     arc_anon->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]>>10,
3421                     arc_anon->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]>>10,
3422                     reserve>>10, arc_c>>10);
3423                 return (ERESTART);
3424         }
3425         atomic_add_64(&arc_tempreserve, reserve);
3426         return (0);
3427 }
3428
3429 void
3430 arc_init(void)
3431 {
3432         mutex_init(&arc_reclaim_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3433         cv_init(&arc_reclaim_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
3434
3435         /* Convert seconds to clock ticks */
3436         arc_min_prefetch_lifespan = 1 * hz;
3437
3438         /* Start out with 1/8 of all memory */
3439         arc_c = physmem * PAGESIZE / 8;
3440
3441 #ifdef _KERNEL
3442         /*
3443          * On architectures where the physical memory can be larger
3444          * than the addressable space (intel in 32-bit mode), we may
3445          * need to limit the cache to 1/8 of VM size.
3446          */
3447         arc_c = MIN(arc_c, vmem_size(heap_arena, VMEM_ALLOC | VMEM_FREE) / 8);
3448 #endif
3449
3450         /* set min cache to 1/32 of all memory, or 64MB, whichever is more */
3451         arc_c_min = MAX(arc_c / 4, 64<<20);
3452         /* set max to 3/4 of all memory, or all but 1GB, whichever is more */
3453         if (arc_c * 8 >= 1<<30)
3454                 arc_c_max = (arc_c * 8) - (1<<30);
3455         else
3456                 arc_c_max = arc_c_min;
3457         arc_c_max = MAX(arc_c * 6, arc_c_max);
3458
3459         /*
3460          * Allow the tunables to override our calculations if they are
3461          * reasonable (ie. over 64MB)
3462          */
3463         if (zfs_arc_max > 64<<20 && zfs_arc_max < physmem * PAGESIZE)
3464                 arc_c_max = zfs_arc_max;
3465         if (zfs_arc_min > 64<<20 && zfs_arc_min <= arc_c_max)
3466                 arc_c_min = zfs_arc_min;
3467
3468         arc_c = arc_c_max;
3469         arc_p = (arc_c >> 1);
3470
3471         /* limit meta-data to 1/4 of the arc capacity */
3472         arc_meta_limit = arc_c_max / 4;
3473
3474         /* Allow the tunable to override if it is reasonable */
3475         if (zfs_arc_meta_limit > 0 && zfs_arc_meta_limit <= arc_c_max)
3476                 arc_meta_limit = zfs_arc_meta_limit;
3477
3478         if (arc_c_min < arc_meta_limit / 2 && zfs_arc_min == 0)
3479                 arc_c_min = arc_meta_limit / 2;
3480
3481         if (zfs_arc_grow_retry > 0)
3482                 arc_grow_retry = zfs_arc_grow_retry;
3483
3484         if (zfs_arc_shrink_shift > 0)
3485                 arc_shrink_shift = zfs_arc_shrink_shift;
3486
3487         if (zfs_arc_p_min_shift > 0)
3488                 arc_p_min_shift = zfs_arc_p_min_shift;
3489
3490         /* if kmem_flags are set, lets try to use less memory */
3491         if (kmem_debugging())
3492                 arc_c = arc_c / 2;
3493         if (arc_c < arc_c_min)
3494                 arc_c = arc_c_min;
3495
3496         arc_anon = &ARC_anon;
3497         arc_mru = &ARC_mru;
3498         arc_mru_ghost = &ARC_mru_ghost;
3499         arc_mfu = &ARC_mfu;
3500         arc_mfu_ghost = &ARC_mfu_ghost;
3501         arc_l2c_only = &ARC_l2c_only;
3502         arc_size = 0;
3503
3504         mutex_init(&arc_anon->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3505         mutex_init(&arc_mru->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3506         mutex_init(&arc_mru_ghost->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3507         mutex_init(&arc_mfu->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3508         mutex_init(&arc_mfu_ghost->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3509         mutex_init(&arc_l2c_only->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3510
3511         list_create(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3512             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3513         list_create(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3514             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3515         list_create(&arc_mru_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3516             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3517         list_create(&arc_mru_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3518             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3519         list_create(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3520             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3521         list_create(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3522             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3523         list_create(&arc_mfu_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3524             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3525         list_create(&arc_mfu_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3526             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3527         list_create(&arc_l2c_only->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3528             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3529         list_create(&arc_l2c_only->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3530             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3531
3532         buf_init();
3533
3534         arc_thread_exit = 0;
3535         arc_eviction_list = NULL;
3536         mutex_init(&arc_eviction_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3537         bzero(&arc_eviction_hdr, sizeof (arc_buf_hdr_t));
3538
3539         arc_ksp = kstat_create("zfs", 0, "arcstats", "misc", KSTAT_TYPE_NAMED,
3540             sizeof (arc_stats) / sizeof (kstat_named_t), KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
3541
3542         if (arc_ksp != NULL) {
3543                 arc_ksp->ks_data = &arc_stats;
3544                 kstat_install(arc_ksp);
3545         }
3546
3547         (void) thread_create(NULL, 0, arc_reclaim_thread, NULL, 0, &p0,
3548             TS_RUN, minclsyspri);
3549
3550         arc_dead = FALSE;
3551         arc_warm = B_FALSE;
3552
3553         if (zfs_write_limit_max == 0)
3554                 zfs_write_limit_max = ptob(physmem) >> zfs_write_limit_shift;
3555         else
3556                 zfs_write_limit_shift = 0;
3557         mutex_init(&zfs_write_limit_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3558 }
3559
3560 void
3561 arc_fini(void)
3562 {
3563         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
3564         arc_thread_exit = 1;
3565         while (arc_thread_exit != 0)
3566                 cv_wait(&arc_reclaim_thr_cv, &arc_reclaim_thr_lock);
3567         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
3568
3569         arc_flush(NULL);
3570
3571         arc_dead = TRUE;
3572
3573         if (arc_ksp != NULL) {
3574                 kstat_delete(arc_ksp);
3575                 arc_ksp = NULL;
3576         }
3577
3578         mutex_destroy(&arc_eviction_mtx);
3579         mutex_destroy(&arc_reclaim_thr_lock);
3580         cv_destroy(&arc_reclaim_thr_cv);
3581
3582         list_destroy(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA]);
3583         list_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA]);
3584         list_destroy(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA]);
3585         list_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA]);
3586         list_destroy(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_DATA]);
3587         list_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_DATA]);
3588         list_destroy(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_DATA]);
3589         list_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_DATA]);
3590
3591         mutex_destroy(&arc_anon->arcs_mtx);
3592         mutex_destroy(&arc_mru->arcs_mtx);
3593         mutex_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_mtx);
3594         mutex_destroy(&arc_mfu->arcs_mtx);
3595         mutex_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_mtx);
3596         mutex_destroy(&arc_l2c_only->arcs_mtx);
3597
3598         mutex_destroy(&zfs_write_limit_lock);
3599
3600         buf_fini();
3601
3602         ASSERT(arc_loaned_bytes == 0);
3603 }
3604
3605 /*
3606  * Level 2 ARC
3607  *
3608  * The level 2 ARC (L2ARC) is a cache layer in-between main memory and disk.
3609  * It uses dedicated storage devices to hold cached data, which are populated
3610  * using large infrequent writes.  The main role of this cache is to boost
3611  * the performance of random read workloads.  The intended L2ARC devices
3612  * include short-stroked disks, solid state disks, and other media with
3613  * substantially faster read latency than disk.
3614  *
3615  *                 +-----------------------+
3616  *                 |         ARC           |
3617  *                 +-----------------------+
3618  *                    |         ^     ^
3619  *                    |         |     |
3620  *      l2arc_feed_thread()    arc_read()
3621  *                    |         |     |
3622  *                    |  l2arc read   |
3623  *                    V         |     |
3624  *               +---------------+    |
3625  *               |     L2ARC     |    |
3626  *               +---------------+    |
3627  *                   |    ^           |
3628  *          l2arc_write() |           |
3629  *                   |    |           |
3630  *                   V    |           |
3631  *                 +-------+      +-------+
3632  *                 | vdev  |      | vdev  |
3633  *                 | cache |      | cache |
3634  *                 +-------+      +-------+
3635  *                 +=========+     .-----.
3636  *                 :  L2ARC  :    |-_____-|
3637  *                 : devices :    | Disks |
3638  *                 +=========+    `-_____-'
3639  *
3640  * Read requests are satisfied from the following sources, in order:
3641  *
3642  *      1) ARC
3643  *      2) vdev cache of L2ARC devices
3644  *      3) L2ARC devices
3645  *      4) vdev cache of disks
3646  *      5) disks
3647  *
3648  * Some L2ARC device types exhibit extremely slow write performance.
3649  * To accommodate for this there are some significant differences between
3650  * the L2ARC and traditional cache design:
3651  *
3652  * 1. There is no eviction path from the ARC to the L2ARC.  Evictions from
3653  * the ARC behave as usual, freeing buffers and placing headers on ghost
3654  * lists.  The ARC does not send buffers to the L2ARC during eviction as
3655  * this would add inflated write latencies for all ARC memory pressure.
3656  *
3657  * 2. The L2ARC attempts to cache data from the ARC before it is evicted.
3658  * It does this by periodically scanning buffers from the eviction-end of
3659  * the MFU and MRU ARC lists, copying them to the L2ARC devices if they are
3660  * not already there.  It scans until a headroom of buffers is satisfied,
3661  * which itself is a buffer for ARC eviction.  The thread that does this is
3662  * l2arc_feed_thread(), illustrated below; example sizes are included to
3663  * provide a better sense of ratio than this diagram:
3664  *
3665  *             head -->                        tail
3666  *              +---------------------+----------+
3667  *      ARC_mfu |:::::#:::::::::::::::|o#o###o###|-->.   # already on L2ARC
3668  *              +---------------------+----------+   |   o L2ARC eligible
3669  *      ARC_mru |:#:::::::::::::::::::|#o#ooo####|-->|   : ARC buffer
3670  *              +---------------------+----------+   |
3671  *                   15.9 Gbytes      ^ 32 Mbytes    |
3672  *                                 headroom          |
3673  *                                            l2arc_feed_thread()
3674  *                                                   |
3675  *                       l2arc write hand <--[oooo]--'
3676  *                               |           8 Mbyte
3677  *                               |          write max
3678  *                               V
3679  *                +==============================+
3680  *      L2ARC dev |####|#|###|###|    |####| ... |
3681  *                +==============================+
3682  *                           32 Gbytes
3683  *
3684  * 3. If an ARC buffer is copied to the L2ARC but then hit instead of
3685  * evicted, then the L2ARC has cached a buffer much sooner than it probably
3686  * needed to, potentially wasting L2ARC device bandwidth and storage.  It is
3687  * safe to say that this is an uncommon case, since buffers at the end of
3688  * the ARC lists have moved there due to inactivity.
3689  *
3690  * 4. If the ARC evicts faster than the L2ARC can maintain a headroom,
3691  * then the L2ARC simply misses copying some buffers.  This serves as a
3692  * pressure valve to prevent heavy read workloads from both stalling the ARC
3693  * with waits and clogging the L2ARC with writes.  This also helps prevent
3694  * the potential for the L2ARC to churn if it attempts to cache content too
3695  * quickly, such as during backups of the entire pool.
3696  *
3697  * 5. After system boot and before the ARC has filled main memory, there are
3698  * no evictions from the ARC and so the tails of the ARC_mfu and ARC_mru
3699  * lists can remain mostly static.  Instead of searching from tail of these
3700  * lists as pictured, the l2arc_feed_thread() will search from the list heads
3701  * for eligible buffers, greatly increasing its chance of finding them.
3702  *
3703  * The L2ARC device write speed is also boosted during this time so that
3704  * the L2ARC warms up faster.  Since there have been no ARC evictions yet,
3705  * there are no L2ARC reads, and no fear of degrading read performance
3706  * through increased writes.
3707  *
3708  * 6. Writes to the L2ARC devices are grouped and sent in-sequence, so that
3709  * the vdev queue can aggregate them into larger and fewer writes.  Each
3710  * device is written to in a rotor fashion, sweeping writes through
3711  * available space then repeating.
3712  *
3713  * 7. The L2ARC does not store dirty content.  It never needs to flush
3714  * write buffers back to disk based storage.
3715  *
3716  * 8. If an ARC buffer is written (and dirtied) which also exists in the
3717  * L2ARC, the now stale L2ARC buffer is immediately dropped.
3718  *
3719  * The performance of the L2ARC can be tweaked by a number of tunables, which
3720  * may be necessary for different workloads:
3721  *
3722  *      l2arc_write_max         max write bytes per interval
3723  *      l2arc_write_boost       extra write bytes during device warmup
3724  *      l2arc_noprefetch        skip caching prefetched buffers
3725  *      l2arc_headroom          number of max device writes to precache
3726  *      l2arc_feed_secs         seconds between L2ARC writing
3727  *
3728  * Tunables may be removed or added as future performance improvements are
3729  * integrated, and also may become zpool properties.
3730  *
3731  * There are three key functions that control how the L2ARC warms up:
3732  *
3733  *      l2arc_write_eligible()  check if a buffer is eligible to cache
3734  *      l2arc_write_size()      calculate how much to write
3735  *      l2arc_write_interval()  calculate sleep delay between writes
3736  *
3737  * These three functions determine what to write, how much, and how quickly
3738  * to send writes.
3739  */
3740
3741 static boolean_t
3742 l2arc_write_eligible(uint64_t spa_guid, arc_buf_hdr_t *ab)
3743 {
3744         /*
3745          * A buffer is *not* eligible for the L2ARC if it:
3746          * 1. belongs to a different spa.
3747          * 2. is already cached on the L2ARC.
3748          * 3. has an I/O in progress (it may be an incomplete read).
3749          * 4. is flagged not eligible (zfs property).
3750          */
3751         if (ab->b_spa != spa_guid || ab->b_l2hdr != NULL ||
3752             HDR_IO_IN_PROGRESS(ab) || !HDR_L2CACHE(ab))
3753                 return (B_FALSE);
3754
3755         return (B_TRUE);
3756 }
3757
3758 static uint64_t
3759 l2arc_write_size(l2arc_dev_t *dev)
3760 {
3761         uint64_t size;
3762
3763         size = dev->l2ad_write;
3764
3765         if (arc_warm == B_FALSE)
3766                 size += dev->l2ad_boost;
3767
3768         return (size);
3769
3770 }
3771
3772 static clock_t
3773 l2arc_write_interval(clock_t began, uint64_t wanted, uint64_t wrote)
3774 {
3775         clock_t interval, next, now;
3776
3777         /*
3778          * If the ARC lists are busy, increase our write rate; if the
3779          * lists are stale, idle back.  This is achieved by checking
3780          * how much we previously wrote - if it was more than half of
3781          * what we wanted, schedule the next write much sooner.
3782          */
3783         if (l2arc_feed_again && wrote > (wanted / 2))
3784                 interval = (hz * l2arc_feed_min_ms) / 1000;
3785         else
3786                 interval = hz * l2arc_feed_secs;
3787
3788         now = ddi_get_lbolt();
3789         next = MAX(now, MIN(now + interval, began + interval));
3790
3791         return (next);
3792 }
3793
3794 static void
3795 l2arc_hdr_stat_add(void)
3796 {
3797         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, HDR_SIZE + L2HDR_SIZE);
3798         ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, -HDR_SIZE);
3799 }
3800
3801 static void
3802 l2arc_hdr_stat_remove(void)
3803 {
3804         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, -(HDR_SIZE + L2HDR_SIZE));
3805         ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, HDR_SIZE);
3806 }
3807
3808 /*
3809  * Cycle through L2ARC devices.  This is how L2ARC load balances.
3810  * If a device is returned, this also returns holding the spa config lock.
3811  */
3812 static l2arc_dev_t *
3813 l2arc_dev_get_next(void)
3814 {
3815         l2arc_dev_t *first, *next = NULL;
3816
3817         /*
3818          * Lock out the removal of spas (spa_namespace_lock), then removal
3819          * of cache devices (l2arc_dev_mtx).  Once a device has been selected,
3820          * both locks will be dropped and a spa config lock held instead.
3821          */
3822         mutex_enter(&spa_namespace_lock);
3823         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
3824
3825         /* if there are no vdevs, there is nothing to do */
3826         if (l2arc_ndev == 0)
3827                 goto out;
3828
3829         first = NULL;
3830         next = l2arc_dev_last;
3831         do {
3832                 /* loop around the list looking for a non-faulted vdev */
3833                 if (next == NULL) {
3834                         next = list_head(l2arc_dev_list);
3835                 } else {
3836                         next = list_next(l2arc_dev_list, next);
3837                         if (next == NULL)
3838                                 next = list_head(l2arc_dev_list);
3839                 }
3840
3841                 /* if we have come back to the start, bail out */
3842                 if (first == NULL)
3843                         first = next;
3844                 else if (next == first)
3845                         break;
3846
3847         } while (vdev_is_dead(next->l2ad_vdev));
3848
3849         /* if we were unable to find any usable vdevs, return NULL */
3850         if (vdev_is_dead(next->l2ad_vdev))
3851                 next = NULL;
3852
3853         l2arc_dev_last = next;
3854
3855 out:
3856         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
3857
3858         /*
3859          * Grab the config lock to prevent the 'next' device from being
3860          * removed while we are writing to it.
3861          */
3862         if (next != NULL)
3863                 spa_config_enter(next->l2ad_spa, SCL_L2ARC, next, RW_READER);
3864         mutex_exit(&spa_namespace_lock);
3865
3866         return (next);
3867 }
3868
3869 /*
3870  * Free buffers that were tagged for destruction.
3871  */
3872 static void
3873 l2arc_do_free_on_write()
3874 {
3875         list_t *buflist;
3876         l2arc_data_free_t *df, *df_prev;
3877
3878         mutex_enter(&l2arc_free_on_write_mtx);
3879         buflist = l2arc_free_on_write;
3880
3881         for (df = list_tail(buflist); df; df = df_prev) {
3882                 df_prev = list_prev(buflist, df);
3883                 ASSERT(df->l2df_data != NULL);
3884                 ASSERT(df->l2df_func != NULL);
3885                 df->l2df_func(df->l2df_data, df->l2df_size);
3886                 list_remove(buflist, df);
3887                 kmem_free(df, sizeof (l2arc_data_free_t));
3888         }
3889
3890         mutex_exit(&l2arc_free_on_write_mtx);
3891 }
3892
3893 /*
3894  * A write to a cache device has completed.  Update all headers to allow
3895  * reads from these buffers to begin.
3896  */
3897 static void
3898 l2arc_write_done(zio_t *zio)
3899 {
3900         l2arc_write_callback_t *cb;
3901         l2arc_dev_t *dev;
3902         list_t *buflist;
3903         arc_buf_hdr_t *head, *ab, *ab_prev;
3904         l2arc_buf_hdr_t *abl2;
3905         kmutex_t *hash_lock;
3906
3907         cb = zio->io_private;
3908         ASSERT(cb != NULL);
3909         dev = cb->l2wcb_dev;
3910         ASSERT(dev != NULL);
3911         head = cb->l2wcb_head;
3912         ASSERT(head != NULL);
3913         buflist = dev->l2ad_buflist;
3914         ASSERT(buflist != NULL);
3915         DTRACE_PROBE2(l2arc__iodone, zio_t *, zio,
3916             l2arc_write_callback_t *, cb);
3917
3918         if (zio->io_error != 0)
3919                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_error);
3920
3921         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
3922
3923         /*
3924          * All writes completed, or an error was hit.
3925          */
3926         for (ab = list_prev(buflist, head); ab; ab = ab_prev) {
3927                 ab_prev = list_prev(buflist, ab);
3928
3929                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
3930                 if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
3931                         /*
3932                          * This buffer misses out.  It may be in a stage
3933                          * of eviction.  Its ARC_L2_WRITING flag will be
3934                          * left set, denying reads to this buffer.
3935                          */
3936                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_hdr_miss);
3937                         continue;
3938                 }
3939
3940                 if (zio->io_error != 0) {
3941                         /*
3942                          * Error - drop L2ARC entry.
3943                          */
3944                         list_remove(buflist, ab);
3945                         abl2 = ab->b_l2hdr;
3946                         ab->b_l2hdr = NULL;
3947                         kmem_free(abl2, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
3948                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -ab->b_size);
3949                 }
3950
3951                 /*
3952                  * Allow ARC to begin reads to this L2ARC entry.
3953                  */
3954                 ab->b_flags &= ~ARC_L2_WRITING;
3955
3956                 mutex_exit(hash_lock);
3957         }
3958
3959         atomic_inc_64(&l2arc_writes_done);
3960         list_remove(buflist, head);
3961         kmem_cache_free(hdr_cache, head);
3962         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
3963
3964         l2arc_do_free_on_write();
3965
3966         kmem_free(cb, sizeof (l2arc_write_callback_t));
3967 }
3968
3969 /*
3970  * A read to a cache device completed.  Validate buffer contents before
3971  * handing over to the regular ARC routines.
3972  */
3973 static void
3974 l2arc_read_done(zio_t *zio)
3975 {
3976         l2arc_read_callback_t *cb;
3977         arc_buf_hdr_t *hdr;
3978         arc_buf_t *buf;
3979         kmutex_t *hash_lock;
3980         int equal;
3981
3982         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3983         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE);
3984
3985         spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_L2ARC, zio->io_vd);
3986
3987         cb = zio->io_private;
3988         ASSERT(cb != NULL);
3989         buf = cb->l2rcb_buf;
3990         ASSERT(buf != NULL);
3991
3992         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
3993         mutex_enter(hash_lock);
3994         hdr = buf->b_hdr;
3995         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
3996
3997         /*
3998          * Check this survived the L2ARC journey.
3999          */
4000         equal = arc_cksum_equal(buf);
4001         if (equal && zio->io_error == 0 && !HDR_L2_EVICTED(hdr)) {
4002                 mutex_exit(hash_lock);
4003                 zio->io_private = buf;
4004                 zio->io_bp_copy = cb->l2rcb_bp; /* XXX fix in L2ARC 2.0 */
4005                 zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* XXX fix in L2ARC 2.0 */
4006                 arc_read_done(zio);
4007         } else {
4008                 mutex_exit(hash_lock);
4009                 /*
4010                  * Buffer didn't survive caching.  Increment stats and
4011                  * reissue to the original storage device.
4012                  */
4013                 if (zio->io_error != 0) {
4014                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_io_error);
4015                 } else {
4016                         zio->io_error = EIO;
4017                 }
4018                 if (!equal)
4019                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_cksum_bad);
4020
4021                 /*
4022                  * If there's no waiter, issue an async i/o to the primary
4023                  * storage now.  If there *is* a waiter, the caller must
4024                  * issue the i/o in a context where it's OK to block.
4025                  */
4026                 if (zio->io_waiter == NULL) {
4027                         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
4028
4029                         ASSERT(!pio || pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4030
4031                         zio_nowait(zio_read(pio, cb->l2rcb_spa, &cb->l2rcb_bp,
4032                             buf->b_data, zio->io_size, arc_read_done, buf,
4033                             zio->io_priority, cb->l2rcb_flags, &cb->l2rcb_zb));
4034                 }
4035         }
4036
4037         kmem_free(cb, sizeof (l2arc_read_callback_t));
4038 }
4039
4040 /*
4041  * This is the list priority from which the L2ARC will search for pages to
4042  * cache.  This is used within loops (0..3) to cycle through lists in the
4043  * desired order.  This order can have a significant effect on cache
4044  * performance.
4045  *
4046  * Currently the metadata lists are hit first, MFU then MRU, followed by
4047  * the data lists.  This function returns a locked list, and also returns
4048  * the lock pointer.
4049  */
4050 static list_t *
4051 l2arc_list_locked(int list_num, kmutex_t **lock)
4052 {
4053         list_t *list;
4054
4055         ASSERT(list_num >= 0 && list_num <= 3);
4056
4057         switch (list_num) {
4058         case 0:
4059                 list = &arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA];
4060                 *lock = &arc_mfu->arcs_mtx;
4061                 break;
4062         case 1:
4063                 list = &arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA];
4064                 *lock = &arc_mru->arcs_mtx;
4065                 break;
4066         case 2:
4067                 list = &arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_DATA];
4068                 *lock = &arc_mfu->arcs_mtx;
4069                 break;
4070         case 3:
4071                 list = &arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_DATA];
4072                 *lock = &arc_mru->arcs_mtx;
4073                 break;
4074         }
4075
4076         ASSERT(!(MUTEX_HELD(*lock)));
4077         mutex_enter(*lock);
4078         return (list);
4079 }
4080
4081 /*
4082  * Evict buffers from the device write hand to the distance specified in
4083  * bytes.  This distance may span populated buffers, it may span nothing.
4084  * This is clearing a region on the L2ARC device ready for writing.
4085  * If the 'all' boolean is set, every buffer is evicted.
4086  */
4087 static void
4088 l2arc_evict(l2arc_dev_t *dev, uint64_t distance, boolean_t all)
4089 {
4090         list_t *buflist;
4091         l2arc_buf_hdr_t *abl2;
4092         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev;
4093         kmutex_t *hash_lock;
4094         uint64_t taddr;
4095
4096         buflist = dev->l2ad_buflist;
4097
4098         if (buflist == NULL)
4099                 return;
4100
4101         if (!all && dev->l2ad_first) {
4102                 /*
4103                  * This is the first sweep through the device.  There is
4104                  * nothing to evict.
4105                  */
4106                 return;
4107         }
4108
4109         if (dev->l2ad_hand >= (dev->l2ad_end - (2 * distance))) {
4110                 /*
4111                  * When nearing the end of the device, evict to the end
4112                  * before the device write hand jumps to the start.
4113                  */
4114                 taddr = dev->l2ad_end;
4115         } else {
4116                 taddr = dev->l2ad_hand + distance;
4117         }
4118         DTRACE_PROBE4(l2arc__evict, l2arc_dev_t *, dev, list_t *, buflist,
4119             uint64_t, taddr, boolean_t, all);
4120
4121 top:
4122         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4123         for (ab = list_tail(buflist); ab; ab = ab_prev) {
4124                 ab_prev = list_prev(buflist, ab);
4125
4126                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4127                 if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
4128                         /*
4129                          * Missed the hash lock.  Retry.
4130                          */
4131                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_evict_lock_retry);
4132                         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4133                         mutex_enter(hash_lock);
4134                         mutex_exit(hash_lock);
4135                         goto top;
4136                 }
4137
4138                 if (HDR_L2_WRITE_HEAD(ab)) {
4139                         /*
4140                          * We hit a write head node.  Leave it for
4141                          * l2arc_write_done().
4142                          */
4143                         list_remove(buflist, ab);
4144                         mutex_exit(hash_lock);
4145                         continue;
4146                 }
4147
4148                 if (!all && ab->b_l2hdr != NULL &&
4149                     (ab->b_l2hdr->b_daddr > taddr ||
4150                     ab->b_l2hdr->b_daddr < dev->l2ad_hand)) {
4151                         /*
4152                          * We've evicted to the target address,
4153                          * or the end of the device.
4154                          */
4155                         mutex_exit(hash_lock);
4156                         break;
4157                 }
4158
4159                 if (HDR_FREE_IN_PROGRESS(ab)) {
4160                         /*
4161                          * Already on the path to destruction.
4162                          */
4163                         mutex_exit(hash_lock);
4164                         continue;
4165                 }
4166
4167                 if (ab->b_state == arc_l2c_only) {
4168                         ASSERT(!HDR_L2_READING(ab));
4169                         /*
4170                          * This doesn't exist in the ARC.  Destroy.
4171                          * arc_hdr_destroy() will call list_remove()
4172                          * and decrement arcstat_l2_size.
4173                          */
4174                         arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
4175                         arc_hdr_destroy(ab);
4176                 } else {
4177                         /*
4178                          * Invalidate issued or about to be issued
4179                          * reads, since we may be about to write
4180                          * over this location.
4181                          */
4182                         if (HDR_L2_READING(ab)) {
4183                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_evict_reading);
4184                                 ab->b_flags |= ARC_L2_EVICTED;
4185                         }
4186
4187                         /*
4188                          * Tell ARC this no longer exists in L2ARC.
4189                          */
4190                         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
4191                                 abl2 = ab->b_l2hdr;
4192                                 ab->b_l2hdr = NULL;
4193                                 kmem_free(abl2, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
4194                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -ab->b_size);
4195                         }
4196                         list_remove(buflist, ab);
4197
4198                         /*
4199                          * This may have been leftover after a
4200                          * failed write.
4201                          */
4202                         ab->b_flags &= ~ARC_L2_WRITING;
4203                 }
4204                 mutex_exit(hash_lock);
4205         }
4206         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4207
4208         vdev_space_update(dev->l2ad_vdev, -(taddr - dev->l2ad_evict), 0, 0);
4209         dev->l2ad_evict = taddr;
4210 }
4211
4212 /*
4213  * Find and write ARC buffers to the L2ARC device.
4214  *
4215  * An ARC_L2_WRITING flag is set so that the L2ARC buffers are not valid
4216  * for reading until they have completed writing.
4217  */
4218 static uint64_t
4219 l2arc_write_buffers(spa_t *spa, l2arc_dev_t *dev, uint64_t target_sz)
4220 {
4221         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev, *head;
4222         l2arc_buf_hdr_t *hdrl2;
4223         list_t *list;
4224         uint64_t passed_sz, write_sz, buf_sz, headroom;
4225         void *buf_data;
4226         kmutex_t *hash_lock, *list_lock;
4227         boolean_t have_lock, full;
4228         l2arc_write_callback_t *cb;
4229         zio_t *pio, *wzio;
4230         uint64_t guid = spa_guid(spa);
4231
4232         ASSERT(dev->l2ad_vdev != NULL);
4233
4234         pio = NULL;
4235         write_sz = 0;
4236         full = B_FALSE;
4237         head = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
4238         head->b_flags |= ARC_L2_WRITE_HEAD;
4239
4240         /*
4241          * Copy buffers for L2ARC writing.
4242          */
4243         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4244         for (int try = 0; try <= 3; try++) {
4245                 list = l2arc_list_locked(try, &list_lock);
4246                 passed_sz = 0;
4247
4248                 /*
4249                  * L2ARC fast warmup.
4250                  *
4251                  * Until the ARC is warm and starts to evict, read from the
4252                  * head of the ARC lists rather than the tail.
4253                  */
4254                 headroom = target_sz * l2arc_headroom;
4255                 if (arc_warm == B_FALSE)
4256                         ab = list_head(list);
4257                 else
4258                         ab = list_tail(list);
4259
4260                 for (; ab; ab = ab_prev) {
4261                         if (arc_warm == B_FALSE)
4262                                 ab_prev = list_next(list, ab);
4263                         else
4264                                 ab_prev = list_prev(list, ab);
4265
4266                         hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4267                         have_lock = MUTEX_HELD(hash_lock);
4268                         if (!have_lock && !mutex_tryenter(hash_lock)) {
4269                                 /*
4270                                  * Skip this buffer rather than waiting.
4271                                  */
4272                                 continue;
4273                         }
4274
4275                         passed_sz += ab->b_size;
4276                         if (passed_sz > headroom) {
4277                                 /*
4278                                  * Searched too far.
4279                                  */
4280                                 mutex_exit(hash_lock);
4281                                 break;
4282                         }
4283
4284                         if (!l2arc_write_eligible(guid, ab)) {
4285                                 mutex_exit(hash_lock);
4286                                 continue;
4287                         }
4288
4289                         if ((write_sz + ab->b_size) > target_sz) {
4290                                 full = B_TRUE;
4291                                 mutex_exit(hash_lock);
4292                                 break;
4293                         }
4294
4295                         if (pio == NULL) {
4296                                 /*
4297                                  * Insert a dummy header on the buflist so
4298                                  * l2arc_write_done() can find where the
4299                                  * write buffers begin without searching.
4300                                  */
4301                                 list_insert_head(dev->l2ad_buflist, head);
4302
4303                                 cb = kmem_alloc(
4304                                     sizeof (l2arc_write_callback_t), KM_SLEEP);
4305                                 cb->l2wcb_dev = dev;
4306                                 cb->l2wcb_head = head;
4307                                 pio = zio_root(spa, l2arc_write_done, cb,
4308                                     ZIO_FLAG_CANFAIL);
4309                         }
4310
4311                         /*
4312                          * Create and add a new L2ARC header.
4313                          */
4314                         hdrl2 = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_buf_hdr_t), KM_SLEEP);
4315                         hdrl2->b_dev = dev;
4316                         hdrl2->b_daddr = dev->l2ad_hand;
4317
4318                         ab->b_flags |= ARC_L2_WRITING;
4319                         ab->b_l2hdr = hdrl2;
4320                         list_insert_head(dev->l2ad_buflist, ab);
4321                         buf_data = ab->b_buf->b_data;
4322                         buf_sz = ab->b_size;
4323
4324                         /*
4325                          * Compute and store the buffer cksum before
4326                          * writing.  On debug the cksum is verified first.
4327                          */
4328                         arc_cksum_verify(ab->b_buf);
4329                         arc_cksum_compute(ab->b_buf, B_TRUE);
4330
4331                         mutex_exit(hash_lock);
4332
4333                         wzio = zio_write_phys(pio, dev->l2ad_vdev,
4334                             dev->l2ad_hand, buf_sz, buf_data, ZIO_CHECKSUM_OFF,
4335                             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE,
4336                             ZIO_FLAG_CANFAIL, B_FALSE);
4337
4338                         DTRACE_PROBE2(l2arc__write, vdev_t *, dev->l2ad_vdev,
4339                             zio_t *, wzio);
4340                         (void) zio_nowait(wzio);
4341
4342                         /*
4343                          * Keep the clock hand suitably device-aligned.
4344                          */
4345                         buf_sz = vdev_psize_to_asize(dev->l2ad_vdev, buf_sz);
4346
4347                         write_sz += buf_sz;
4348                         dev->l2ad_hand += buf_sz;
4349                 }
4350
4351                 mutex_exit(list_lock);
4352
4353                 if (full == B_TRUE)
4354                         break;
4355         }
4356         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4357
4358         if (pio == NULL) {
4359                 ASSERT3U(write_sz, ==, 0);
4360                 kmem_cache_free(hdr_cache, head);
4361                 return (0);
4362         }
4363
4364         ASSERT3U(write_sz, <=, target_sz);
4365         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_sent);
4366         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_write_bytes, write_sz);
4367         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, write_sz);
4368         vdev_space_update(dev->l2ad_vdev, write_sz, 0, 0);
4369
4370         /*
4371          * Bump device hand to the device start if it is approaching the end.
4372          * l2arc_evict() will already have evicted ahead for this case.
4373          */
4374         if (dev->l2ad_hand >= (dev->l2ad_end - target_sz)) {
4375                 vdev_space_update(dev->l2ad_vdev,
4376                     dev->l2ad_end - dev->l2ad_hand, 0, 0);
4377                 dev->l2ad_hand = dev->l2ad_start;
4378                 dev->l2ad_evict = dev->l2ad_start;
4379                 dev->l2ad_first = B_FALSE;
4380         }
4381
4382         dev->l2ad_writing = B_TRUE;
4383         (void) zio_wait(pio);
4384         dev->l2ad_writing = B_FALSE;
4385
4386         return (write_sz);
4387 }
4388
4389 /*
4390  * This thread feeds the L2ARC at regular intervals.  This is the beating
4391  * heart of the L2ARC.
4392  */
4393 static void
4394 l2arc_feed_thread(void)
4395 {
4396         callb_cpr_t cpr;
4397         l2arc_dev_t *dev;
4398         spa_t *spa;
4399         uint64_t size, wrote;
4400         clock_t begin, next = ddi_get_lbolt();
4401
4402         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &l2arc_feed_thr_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
4403
4404         mutex_enter(&l2arc_feed_thr_lock);
4405
4406         while (l2arc_thread_exit == 0) {
4407                 CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
4408                 (void) cv_timedwait(&l2arc_feed_thr_cv, &l2arc_feed_thr_lock,
4409                     next);
4410                 CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &l2arc_feed_thr_lock);
4411                 next = ddi_get_lbolt() + hz;
4412
4413                 /*
4414                  * Quick check for L2ARC devices.
4415                  */
4416                 mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4417                 if (l2arc_ndev == 0) {
4418                         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4419                         continue;
4420                 }
4421                 mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4422                 begin = ddi_get_lbolt();
4423
4424                 /*
4425                  * This selects the next l2arc device to write to, and in
4426                  * doing so the next spa to feed from: dev->l2ad_spa.   This
4427                  * will return NULL if there are now no l2arc devices or if
4428                  * they are all faulted.
4429                  *
4430                  * If a device is returned, its spa's config lock is also
4431                  * held to prevent device removal.  l2arc_dev_get_next()
4432                  * will grab and release l2arc_dev_mtx.
4433                  */
4434                 if ((dev = l2arc_dev_get_next()) == NULL)
4435                         continue;
4436
4437                 spa = dev->l2ad_spa;
4438                 ASSERT(spa != NULL);
4439
4440                 /*
4441                  * Avoid contributing to memory pressure.
4442                  */
4443                 if (arc_reclaim_needed()) {
4444                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_abort_lowmem);
4445                         spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
4446                         continue;
4447                 }
4448
4449                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_feeds);
4450
4451                 size = l2arc_write_size(dev);
4452
4453                 /*
4454                  * Evict L2ARC buffers that will be overwritten.
4455                  */
4456                 l2arc_evict(dev, size, B_FALSE);
4457
4458                 /*
4459                  * Write ARC buffers.
4460                  */
4461                 wrote = l2arc_write_buffers(spa, dev, size);
4462
4463                 /*
4464                  * Calculate interval between writes.
4465                  */
4466                 next = l2arc_write_interval(begin, size, wrote);
4467                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
4468         }
4469
4470         l2arc_thread_exit = 0;
4471         cv_broadcast(&l2arc_feed_thr_cv);
4472         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);           /* drops l2arc_feed_thr_lock */
4473         thread_exit();
4474 }
4475
4476 boolean_t
4477 l2arc_vdev_present(vdev_t *vd)
4478 {
4479         l2arc_dev_t *dev;
4480
4481         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4482         for (dev = list_head(l2arc_dev_list); dev != NULL;
4483             dev = list_next(l2arc_dev_list, dev)) {
4484                 if (dev->l2ad_vdev == vd)
4485                         break;
4486         }
4487         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4488
4489         return (dev != NULL);
4490 }
4491
4492 /*
4493  * Add a vdev for use by the L2ARC.  By this point the spa has already
4494  * validated the vdev and opened it.
4495  */
4496 void
4497 l2arc_add_vdev(spa_t *spa, vdev_t *vd)
4498 {
4499         l2arc_dev_t *adddev;
4500
4501         ASSERT(!l2arc_vdev_present(vd));
4502
4503         /*
4504          * Create a new l2arc device entry.
4505          */
4506         adddev = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_dev_t), KM_SLEEP);
4507         adddev->l2ad_spa = spa;
4508         adddev->l2ad_vdev = vd;
4509         adddev->l2ad_write = l2arc_write_max;
4510         adddev->l2ad_boost = l2arc_write_boost;
4511         adddev->l2ad_start = VDEV_LABEL_START_SIZE;
4512         adddev->l2ad_end = VDEV_LABEL_START_SIZE + vdev_get_min_asize(vd);
4513         adddev->l2ad_hand = adddev->l2ad_start;
4514         adddev->l2ad_evict = adddev->l2ad_start;
4515         adddev->l2ad_first = B_TRUE;
4516         adddev->l2ad_writing = B_FALSE;
4517         ASSERT3U(adddev->l2ad_write, >, 0);
4518
4519         /*
4520          * This is a list of all ARC buffers that are still valid on the
4521          * device.
4522          */
4523         adddev->l2ad_buflist = kmem_zalloc(sizeof (list_t), KM_SLEEP);
4524         list_create(adddev->l2ad_buflist, sizeof (arc_buf_hdr_t),
4525             offsetof(arc_buf_hdr_t, b_l2node));
4526
4527         vdev_space_update(vd, 0, 0, adddev->l2ad_end - adddev->l2ad_hand);
4528
4529         /*
4530          * Add device to global list
4531          */
4532         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4533         list_insert_head(l2arc_dev_list, adddev);
4534         atomic_inc_64(&l2arc_ndev);
4535         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4536 }
4537
4538 /*
4539  * Remove a vdev from the L2ARC.
4540  */
4541 void
4542 l2arc_remove_vdev(vdev_t *vd)
4543 {
4544         l2arc_dev_t *dev, *nextdev, *remdev = NULL;
4545
4546         /*
4547          * Find the device by vdev
4548          */
4549         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4550         for (dev = list_head(l2arc_dev_list); dev; dev = nextdev) {
4551                 nextdev = list_next(l2arc_dev_list, dev);
4552                 if (vd == dev->l2ad_vdev) {
4553                         remdev = dev;
4554                         break;
4555                 }
4556         }
4557         ASSERT(remdev != NULL);
4558
4559         /*
4560          * Remove device from global list
4561          */
4562         list_remove(l2arc_dev_list, remdev);
4563         l2arc_dev_last = NULL;          /* may have been invalidated */
4564         atomic_dec_64(&l2arc_ndev);
4565         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4566
4567         /*
4568          * Clear all buflists and ARC references.  L2ARC device flush.
4569          */
4570         l2arc_evict(remdev, 0, B_TRUE);
4571         list_destroy(remdev->l2ad_buflist);
4572         kmem_free(remdev->l2ad_buflist, sizeof (list_t));
4573         kmem_free(remdev, sizeof (l2arc_dev_t));
4574 }
4575
4576 void
4577 l2arc_init(void)
4578 {
4579         l2arc_thread_exit = 0;
4580         l2arc_ndev = 0;
4581         l2arc_writes_sent = 0;
4582         l2arc_writes_done = 0;
4583
4584         mutex_init(&l2arc_feed_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4585         cv_init(&l2arc_feed_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
4586         mutex_init(&l2arc_dev_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4587         mutex_init(&l2arc_buflist_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4588         mutex_init(&l2arc_free_on_write_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4589
4590         l2arc_dev_list = &L2ARC_dev_list;
4591         l2arc_free_on_write = &L2ARC_free_on_write;
4592         list_create(l2arc_dev_list, sizeof (l2arc_dev_t),
4593             offsetof(l2arc_dev_t, l2ad_node));
4594         list_create(l2arc_free_on_write, sizeof (l2arc_data_free_t),
4595             offsetof(l2arc_data_free_t, l2df_list_node));
4596 }
4597
4598 void
4599 l2arc_fini(void)
4600 {
4601         /*
4602          * This is called from dmu_fini(), which is called from spa_fini();
4603          * Because of this, we can assume that all l2arc devices have
4604          * already been removed when the pools themselves were removed.
4605          */
4606
4607         l2arc_do_free_on_write();
4608
4609         mutex_destroy(&l2arc_feed_thr_lock);
4610         cv_destroy(&l2arc_feed_thr_cv);
4611         mutex_destroy(&l2arc_dev_mtx);
4612         mutex_destroy(&l2arc_buflist_mtx);
4613         mutex_destroy(&l2arc_free_on_write_mtx);
4614
4615         list_destroy(l2arc_dev_list);
4616         list_destroy(l2arc_free_on_write);
4617 }
4618
4619 void
4620 l2arc_start(void)
4621 {
4622         if (!(spa_mode_global & FWRITE))
4623                 return;
4624
4625         (void) thread_create(NULL, 0, l2arc_feed_thread, NULL, 0, &p0,
4626             TS_RUN, minclsyspri);
4627 }
4628
4629 void
4630 l2arc_stop(void)
4631 {
4632         if (!(spa_mode_global & FWRITE))
4633                 return;
4634
4635         mutex_enter(&l2arc_feed_thr_lock);
4636         cv_signal(&l2arc_feed_thr_cv);  /* kick thread out of startup */
4637         l2arc_thread_exit = 1;
4638         while (l2arc_thread_exit != 0)
4639                 cv_wait(&l2arc_feed_thr_cv, &l2arc_feed_thr_lock);
4640         mutex_exit(&l2arc_feed_thr_lock);
4641 }