Fix gcc missing parenthesis warnings
[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         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY) {
956                 if (buf->b_hdr->b_state != arc_anon)
957                         panic("modifying non-anon buffer!");
958                 if (buf->b_hdr->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS)
959                         panic("modifying buffer while i/o in progress!");
960                 arc_cksum_verify(buf);
961         }
962
963         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
964         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
965                 kmem_free(buf->b_hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
966                 buf->b_hdr->b_freeze_cksum = NULL;
967         }
968
969         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY) {
970                 if (buf->b_hdr->b_thawed)
971                         kmem_free(buf->b_hdr->b_thawed, 1);
972                 buf->b_hdr->b_thawed = kmem_alloc(1, KM_SLEEP);
973         }
974
975         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
976 }
977
978 void
979 arc_buf_freeze(arc_buf_t *buf)
980 {
981         kmutex_t *hash_lock;
982
983         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
984                 return;
985
986         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
987         mutex_enter(hash_lock);
988
989         ASSERT(buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL ||
990             buf->b_hdr->b_state == arc_anon);
991         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
992         mutex_exit(hash_lock);
993 }
994
995 static void
996 add_reference(arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock, void *tag)
997 {
998         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
999
1000         if ((refcount_add(&ab->b_refcnt, tag) == 1) &&
1001             (ab->b_state != arc_anon)) {
1002                 uint64_t delta = ab->b_size * ab->b_datacnt;
1003                 list_t *list = &ab->b_state->arcs_list[ab->b_type];
1004                 uint64_t *size = &ab->b_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1005
1006                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&ab->b_state->arcs_mtx));
1007                 mutex_enter(&ab->b_state->arcs_mtx);
1008                 ASSERT(list_link_active(&ab->b_arc_node));
1009                 list_remove(list, ab);
1010                 if (GHOST_STATE(ab->b_state)) {
1011                         ASSERT3U(ab->b_datacnt, ==, 0);
1012                         ASSERT3P(ab->b_buf, ==, NULL);
1013                         delta = ab->b_size;
1014                 }
1015                 ASSERT(delta > 0);
1016                 ASSERT3U(*size, >=, delta);
1017                 atomic_add_64(size, -delta);
1018                 mutex_exit(&ab->b_state->arcs_mtx);
1019                 /* remove the prefetch flag if we get a reference */
1020                 if (ab->b_flags & ARC_PREFETCH)
1021                         ab->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
1022         }
1023 }
1024
1025 static int
1026 remove_reference(arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock, void *tag)
1027 {
1028         int cnt;
1029         arc_state_t *state = ab->b_state;
1030
1031         ASSERT(state == arc_anon || MUTEX_HELD(hash_lock));
1032         ASSERT(!GHOST_STATE(state));
1033
1034         if (((cnt = refcount_remove(&ab->b_refcnt, tag)) == 0) &&
1035             (state != arc_anon)) {
1036                 uint64_t *size = &state->arcs_lsize[ab->b_type];
1037
1038                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&state->arcs_mtx));
1039                 mutex_enter(&state->arcs_mtx);
1040                 ASSERT(!list_link_active(&ab->b_arc_node));
1041                 list_insert_head(&state->arcs_list[ab->b_type], ab);
1042                 ASSERT(ab->b_datacnt > 0);
1043                 atomic_add_64(size, ab->b_size * ab->b_datacnt);
1044                 mutex_exit(&state->arcs_mtx);
1045         }
1046         return (cnt);
1047 }
1048
1049 /*
1050  * Move the supplied buffer to the indicated state.  The mutex
1051  * for the buffer must be held by the caller.
1052  */
1053 static void
1054 arc_change_state(arc_state_t *new_state, arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock)
1055 {
1056         arc_state_t *old_state = ab->b_state;
1057         int64_t refcnt = refcount_count(&ab->b_refcnt);
1058         uint64_t from_delta, to_delta;
1059
1060         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
1061         ASSERT(new_state != old_state);
1062         ASSERT(refcnt == 0 || ab->b_datacnt > 0);
1063         ASSERT(ab->b_datacnt == 0 || !GHOST_STATE(new_state));
1064         ASSERT(ab->b_datacnt <= 1 || old_state != arc_anon);
1065
1066         from_delta = to_delta = ab->b_datacnt * ab->b_size;
1067
1068         /*
1069          * If this buffer is evictable, transfer it from the
1070          * old state list to the new state list.
1071          */
1072         if (refcnt == 0) {
1073                 if (old_state != arc_anon) {
1074                         int use_mutex = !MUTEX_HELD(&old_state->arcs_mtx);
1075                         uint64_t *size = &old_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1076
1077                         if (use_mutex)
1078                                 mutex_enter(&old_state->arcs_mtx);
1079
1080                         ASSERT(list_link_active(&ab->b_arc_node));
1081                         list_remove(&old_state->arcs_list[ab->b_type], ab);
1082
1083                         /*
1084                          * If prefetching out of the ghost cache,
1085                          * we will have a non-zero datacnt.
1086                          */
1087                         if (GHOST_STATE(old_state) && ab->b_datacnt == 0) {
1088                                 /* ghost elements have a ghost size */
1089                                 ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1090                                 from_delta = ab->b_size;
1091                         }
1092                         ASSERT3U(*size, >=, from_delta);
1093                         atomic_add_64(size, -from_delta);
1094
1095                         if (use_mutex)
1096                                 mutex_exit(&old_state->arcs_mtx);
1097                 }
1098                 if (new_state != arc_anon) {
1099                         int use_mutex = !MUTEX_HELD(&new_state->arcs_mtx);
1100                         uint64_t *size = &new_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1101
1102                         if (use_mutex)
1103                                 mutex_enter(&new_state->arcs_mtx);
1104
1105                         list_insert_head(&new_state->arcs_list[ab->b_type], ab);
1106
1107                         /* ghost elements have a ghost size */
1108                         if (GHOST_STATE(new_state)) {
1109                                 ASSERT(ab->b_datacnt == 0);
1110                                 ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1111                                 to_delta = ab->b_size;
1112                         }
1113                         atomic_add_64(size, to_delta);
1114
1115                         if (use_mutex)
1116                                 mutex_exit(&new_state->arcs_mtx);
1117                 }
1118         }
1119
1120         ASSERT(!BUF_EMPTY(ab));
1121         if (new_state == arc_anon && HDR_IN_HASH_TABLE(ab))
1122                 buf_hash_remove(ab);
1123
1124         /* adjust state sizes */
1125         if (to_delta)
1126                 atomic_add_64(&new_state->arcs_size, to_delta);
1127         if (from_delta) {
1128                 ASSERT3U(old_state->arcs_size, >=, from_delta);
1129                 atomic_add_64(&old_state->arcs_size, -from_delta);
1130         }
1131         ab->b_state = new_state;
1132
1133         /* adjust l2arc hdr stats */
1134         if (new_state == arc_l2c_only)
1135                 l2arc_hdr_stat_add();
1136         else if (old_state == arc_l2c_only)
1137                 l2arc_hdr_stat_remove();
1138 }
1139
1140 void
1141 arc_space_consume(uint64_t space, arc_space_type_t type)
1142 {
1143         ASSERT(type >= 0 && type < ARC_SPACE_NUMTYPES);
1144
1145         switch (type) {
1146         default:
1147                 break;
1148         case ARC_SPACE_DATA:
1149                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, space);
1150                 break;
1151         case ARC_SPACE_OTHER:
1152                 ARCSTAT_INCR(arcstat_other_size, space);
1153                 break;
1154         case ARC_SPACE_HDRS:
1155                 ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, space);
1156                 break;
1157         case ARC_SPACE_L2HDRS:
1158                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, space);
1159                 break;
1160         }
1161
1162         atomic_add_64(&arc_meta_used, space);
1163         atomic_add_64(&arc_size, space);
1164 }
1165
1166 void
1167 arc_space_return(uint64_t space, arc_space_type_t type)
1168 {
1169         ASSERT(type >= 0 && type < ARC_SPACE_NUMTYPES);
1170
1171         switch (type) {
1172         default:
1173                 break;
1174         case ARC_SPACE_DATA:
1175                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, -space);
1176                 break;
1177         case ARC_SPACE_OTHER:
1178                 ARCSTAT_INCR(arcstat_other_size, -space);
1179                 break;
1180         case ARC_SPACE_HDRS:
1181                 ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, -space);
1182                 break;
1183         case ARC_SPACE_L2HDRS:
1184                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, -space);
1185                 break;
1186         }
1187
1188         ASSERT(arc_meta_used >= space);
1189         if (arc_meta_max < arc_meta_used)
1190                 arc_meta_max = arc_meta_used;
1191         atomic_add_64(&arc_meta_used, -space);
1192         ASSERT(arc_size >= space);
1193         atomic_add_64(&arc_size, -space);
1194 }
1195
1196 void *
1197 arc_data_buf_alloc(uint64_t size)
1198 {
1199         if (arc_evict_needed(ARC_BUFC_DATA))
1200                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
1201         atomic_add_64(&arc_size, size);
1202         return (zio_data_buf_alloc(size));
1203 }
1204
1205 void
1206 arc_data_buf_free(void *buf, uint64_t size)
1207 {
1208         zio_data_buf_free(buf, size);
1209         ASSERT(arc_size >= size);
1210         atomic_add_64(&arc_size, -size);
1211 }
1212
1213 arc_buf_t *
1214 arc_buf_alloc(spa_t *spa, int size, void *tag, arc_buf_contents_t type)
1215 {
1216         arc_buf_hdr_t *hdr;
1217         arc_buf_t *buf;
1218
1219         ASSERT3U(size, >, 0);
1220         hdr = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
1221         ASSERT(BUF_EMPTY(hdr));
1222         hdr->b_size = size;
1223         hdr->b_type = type;
1224         hdr->b_spa = spa_guid(spa);
1225         hdr->b_state = arc_anon;
1226         hdr->b_arc_access = 0;
1227         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
1228         buf->b_hdr = hdr;
1229         buf->b_data = NULL;
1230         buf->b_efunc = NULL;
1231         buf->b_private = NULL;
1232         buf->b_next = NULL;
1233         hdr->b_buf = buf;
1234         arc_get_data_buf(buf);
1235         hdr->b_datacnt = 1;
1236         hdr->b_flags = 0;
1237         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1238         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, tag);
1239
1240         return (buf);
1241 }
1242
1243 static char *arc_onloan_tag = "onloan";
1244
1245 /*
1246  * Loan out an anonymous arc buffer. Loaned buffers are not counted as in
1247  * flight data by arc_tempreserve_space() until they are "returned". Loaned
1248  * buffers must be returned to the arc before they can be used by the DMU or
1249  * freed.
1250  */
1251 arc_buf_t *
1252 arc_loan_buf(spa_t *spa, int size)
1253 {
1254         arc_buf_t *buf;
1255
1256         buf = arc_buf_alloc(spa, size, arc_onloan_tag, ARC_BUFC_DATA);
1257
1258         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, size);
1259         return (buf);
1260 }
1261
1262 /*
1263  * Return a loaned arc buffer to the arc.
1264  */
1265 void
1266 arc_return_buf(arc_buf_t *buf, void *tag)
1267 {
1268         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1269
1270         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1271         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, tag);
1272         (void) refcount_remove(&hdr->b_refcnt, arc_onloan_tag);
1273
1274         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, -hdr->b_size);
1275 }
1276
1277 /* Detach an arc_buf from a dbuf (tag) */
1278 void
1279 arc_loan_inuse_buf(arc_buf_t *buf, void *tag)
1280 {
1281         arc_buf_hdr_t *hdr;
1282
1283         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1284         hdr = buf->b_hdr;
1285         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, arc_onloan_tag);
1286         (void) refcount_remove(&hdr->b_refcnt, tag);
1287         buf->b_efunc = NULL;
1288         buf->b_private = NULL;
1289
1290         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, hdr->b_size);
1291 }
1292
1293 static arc_buf_t *
1294 arc_buf_clone(arc_buf_t *from)
1295 {
1296         arc_buf_t *buf;
1297         arc_buf_hdr_t *hdr = from->b_hdr;
1298         uint64_t size = hdr->b_size;
1299
1300         ASSERT(hdr->b_state != arc_anon);
1301
1302         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
1303         buf->b_hdr = hdr;
1304         buf->b_data = NULL;
1305         buf->b_efunc = NULL;
1306         buf->b_private = NULL;
1307         buf->b_next = hdr->b_buf;
1308         hdr->b_buf = buf;
1309         arc_get_data_buf(buf);
1310         bcopy(from->b_data, buf->b_data, size);
1311         hdr->b_datacnt += 1;
1312         return (buf);
1313 }
1314
1315 void
1316 arc_buf_add_ref(arc_buf_t *buf, void* tag)
1317 {
1318         arc_buf_hdr_t *hdr;
1319         kmutex_t *hash_lock;
1320
1321         /*
1322          * Check to see if this buffer is evicted.  Callers
1323          * must verify b_data != NULL to know if the add_ref
1324          * was successful.
1325          */
1326         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1327         if (buf->b_data == NULL) {
1328                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1329                 return;
1330         }
1331         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
1332         mutex_enter(hash_lock);
1333         hdr = buf->b_hdr;
1334         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1335         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1336
1337         ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
1338         add_reference(hdr, hash_lock, tag);
1339         DTRACE_PROBE1(arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
1340         arc_access(hdr, hash_lock);
1341         mutex_exit(hash_lock);
1342         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hits);
1343         ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
1344             demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
1345             data, metadata, hits);
1346 }
1347
1348 /*
1349  * Free the arc data buffer.  If it is an l2arc write in progress,
1350  * the buffer is placed on l2arc_free_on_write to be freed later.
1351  */
1352 static void
1353 arc_buf_data_free(arc_buf_hdr_t *hdr, void (*free_func)(void *, size_t),
1354     void *data, size_t size)
1355 {
1356         if (HDR_L2_WRITING(hdr)) {
1357                 l2arc_data_free_t *df;
1358                 df = kmem_alloc(sizeof (l2arc_data_free_t), KM_SLEEP);
1359                 df->l2df_data = data;
1360                 df->l2df_size = size;
1361                 df->l2df_func = free_func;
1362                 mutex_enter(&l2arc_free_on_write_mtx);
1363                 list_insert_head(l2arc_free_on_write, df);
1364                 mutex_exit(&l2arc_free_on_write_mtx);
1365                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_free_on_write);
1366         } else {
1367                 free_func(data, size);
1368         }
1369 }
1370
1371 static void
1372 arc_buf_destroy(arc_buf_t *buf, boolean_t recycle, boolean_t all)
1373 {
1374         arc_buf_t **bufp;
1375
1376         /* free up data associated with the buf */
1377         if (buf->b_data) {
1378                 arc_state_t *state = buf->b_hdr->b_state;
1379                 uint64_t size = buf->b_hdr->b_size;
1380                 arc_buf_contents_t type = buf->b_hdr->b_type;
1381
1382                 arc_cksum_verify(buf);
1383
1384                 if (!recycle) {
1385                         if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
1386                                 arc_buf_data_free(buf->b_hdr, zio_buf_free,
1387                                     buf->b_data, size);
1388                                 arc_space_return(size, ARC_SPACE_DATA);
1389                         } else {
1390                                 ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
1391                                 arc_buf_data_free(buf->b_hdr,
1392                                     zio_data_buf_free, buf->b_data, size);
1393                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, -size);
1394                                 atomic_add_64(&arc_size, -size);
1395                         }
1396                 }
1397                 if (list_link_active(&buf->b_hdr->b_arc_node)) {
1398                         uint64_t *cnt = &state->arcs_lsize[type];
1399
1400                         ASSERT(refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt));
1401                         ASSERT(state != arc_anon);
1402
1403                         ASSERT3U(*cnt, >=, size);
1404                         atomic_add_64(cnt, -size);
1405                 }
1406                 ASSERT3U(state->arcs_size, >=, size);
1407                 atomic_add_64(&state->arcs_size, -size);
1408                 buf->b_data = NULL;
1409                 ASSERT(buf->b_hdr->b_datacnt > 0);
1410                 buf->b_hdr->b_datacnt -= 1;
1411         }
1412
1413         /* only remove the buf if requested */
1414         if (!all)
1415                 return;
1416
1417         /* remove the buf from the hdr list */
1418         for (bufp = &buf->b_hdr->b_buf; *bufp != buf; bufp = &(*bufp)->b_next)
1419                 continue;
1420         *bufp = buf->b_next;
1421         buf->b_next = NULL;
1422
1423         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1424
1425         /* clean up the buf */
1426         buf->b_hdr = NULL;
1427         kmem_cache_free(buf_cache, buf);
1428 }
1429
1430 static void
1431 arc_hdr_destroy(arc_buf_hdr_t *hdr)
1432 {
1433         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr = hdr->b_l2hdr;
1434
1435         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1436         ASSERT3P(hdr->b_state, ==, arc_anon);
1437         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
1438
1439         if (l2hdr != NULL) {
1440                 boolean_t buflist_held = MUTEX_HELD(&l2arc_buflist_mtx);
1441                 /*
1442                  * To prevent arc_free() and l2arc_evict() from
1443                  * attempting to free the same buffer at the same time,
1444                  * a FREE_IN_PROGRESS flag is given to arc_free() to
1445                  * give it priority.  l2arc_evict() can't destroy this
1446                  * header while we are waiting on l2arc_buflist_mtx.
1447                  *
1448                  * The hdr may be removed from l2ad_buflist before we
1449                  * grab l2arc_buflist_mtx, so b_l2hdr is rechecked.
1450                  */
1451                 if (!buflist_held) {
1452                         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
1453                         l2hdr = hdr->b_l2hdr;
1454                 }
1455
1456                 if (l2hdr != NULL) {
1457                         list_remove(l2hdr->b_dev->l2ad_buflist, hdr);
1458                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -hdr->b_size);
1459                         kmem_free(l2hdr, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
1460                         if (hdr->b_state == arc_l2c_only)
1461                                 l2arc_hdr_stat_remove();
1462                         hdr->b_l2hdr = NULL;
1463                 }
1464
1465                 if (!buflist_held)
1466                         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
1467         }
1468
1469         if (!BUF_EMPTY(hdr)) {
1470                 ASSERT(!HDR_IN_HASH_TABLE(hdr));
1471                 buf_discard_identity(hdr);
1472         }
1473         while (hdr->b_buf) {
1474                 arc_buf_t *buf = hdr->b_buf;
1475
1476                 if (buf->b_efunc) {
1477                         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1478                         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1479                         ASSERT(buf->b_hdr != NULL);
1480                         arc_buf_destroy(hdr->b_buf, FALSE, FALSE);
1481                         hdr->b_buf = buf->b_next;
1482                         buf->b_hdr = &arc_eviction_hdr;
1483                         buf->b_next = arc_eviction_list;
1484                         arc_eviction_list = buf;
1485                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1486                         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1487                 } else {
1488                         arc_buf_destroy(hdr->b_buf, FALSE, TRUE);
1489                 }
1490         }
1491         if (hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
1492                 kmem_free(hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
1493                 hdr->b_freeze_cksum = NULL;
1494         }
1495         if (hdr->b_thawed) {
1496                 kmem_free(hdr->b_thawed, 1);
1497                 hdr->b_thawed = NULL;
1498         }
1499
1500         ASSERT(!list_link_active(&hdr->b_arc_node));
1501         ASSERT3P(hdr->b_hash_next, ==, NULL);
1502         ASSERT3P(hdr->b_acb, ==, NULL);
1503         kmem_cache_free(hdr_cache, hdr);
1504 }
1505
1506 void
1507 arc_buf_free(arc_buf_t *buf, void *tag)
1508 {
1509         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1510         int hashed = hdr->b_state != arc_anon;
1511
1512         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1513         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1514
1515         if (hashed) {
1516                 kmutex_t *hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1517
1518                 mutex_enter(hash_lock);
1519                 hdr = buf->b_hdr;
1520                 ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1521
1522                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
1523                 if (hdr->b_datacnt > 1) {
1524                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1525                 } else {
1526                         ASSERT(buf == hdr->b_buf);
1527                         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1528                         hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
1529                 }
1530                 mutex_exit(hash_lock);
1531         } else if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
1532                 int destroy_hdr;
1533                 /*
1534                  * We are in the middle of an async write.  Don't destroy
1535                  * this buffer unless the write completes before we finish
1536                  * decrementing the reference count.
1537                  */
1538                 mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1539                 (void) remove_reference(hdr, NULL, tag);
1540                 ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1541                 destroy_hdr = !HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr);
1542                 mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1543                 if (destroy_hdr)
1544                         arc_hdr_destroy(hdr);
1545         } else {
1546                 if (remove_reference(hdr, NULL, tag) > 0)
1547                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1548                 else
1549                         arc_hdr_destroy(hdr);
1550         }
1551 }
1552
1553 int
1554 arc_buf_remove_ref(arc_buf_t *buf, void* tag)
1555 {
1556         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1557         kmutex_t *hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1558         int no_callback = (buf->b_efunc == NULL);
1559
1560         if (hdr->b_state == arc_anon) {
1561                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
1562                 arc_buf_free(buf, tag);
1563                 return (no_callback);
1564         }
1565
1566         mutex_enter(hash_lock);
1567         hdr = buf->b_hdr;
1568         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1569         ASSERT(hdr->b_state != arc_anon);
1570         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1571
1572         (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
1573         if (hdr->b_datacnt > 1) {
1574                 if (no_callback)
1575                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1576         } else if (no_callback) {
1577                 ASSERT(hdr->b_buf == buf && buf->b_next == NULL);
1578                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1579                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
1580         }
1581         ASSERT(no_callback || hdr->b_datacnt > 1 ||
1582             refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1583         mutex_exit(hash_lock);
1584         return (no_callback);
1585 }
1586
1587 int
1588 arc_buf_size(arc_buf_t *buf)
1589 {
1590         return (buf->b_hdr->b_size);
1591 }
1592
1593 /*
1594  * Evict buffers from list until we've removed the specified number of
1595  * bytes.  Move the removed buffers to the appropriate evict state.
1596  * If the recycle flag is set, then attempt to "recycle" a buffer:
1597  * - look for a buffer to evict that is `bytes' long.
1598  * - return the data block from this buffer rather than freeing it.
1599  * This flag is used by callers that are trying to make space for a
1600  * new buffer in a full arc cache.
1601  *
1602  * This function makes a "best effort".  It skips over any buffers
1603  * it can't get a hash_lock on, and so may not catch all candidates.
1604  * It may also return without evicting as much space as requested.
1605  */
1606 static void *
1607 arc_evict(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes, boolean_t recycle,
1608     arc_buf_contents_t type)
1609 {
1610         arc_state_t *evicted_state;
1611         uint64_t bytes_evicted = 0, skipped = 0, missed = 0;
1612         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev = NULL;
1613         list_t *list = &state->arcs_list[type];
1614         kmutex_t *hash_lock;
1615         boolean_t have_lock;
1616         void *stolen = NULL;
1617
1618         ASSERT(state == arc_mru || state == arc_mfu);
1619
1620         evicted_state = (state == arc_mru) ? arc_mru_ghost : arc_mfu_ghost;
1621
1622         mutex_enter(&state->arcs_mtx);
1623         mutex_enter(&evicted_state->arcs_mtx);
1624
1625         for (ab = list_tail(list); ab; ab = ab_prev) {
1626                 ab_prev = list_prev(list, ab);
1627                 /* prefetch buffers have a minimum lifespan */
1628                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(ab) ||
1629                     (spa && ab->b_spa != spa) ||
1630                     (ab->b_flags & (ARC_PREFETCH|ARC_INDIRECT) &&
1631                     ddi_get_lbolt() - ab->b_arc_access <
1632                     arc_min_prefetch_lifespan)) {
1633                         skipped++;
1634                         continue;
1635                 }
1636                 /* "lookahead" for better eviction candidate */
1637                 if (recycle && ab->b_size != bytes &&
1638                     ab_prev && ab_prev->b_size == bytes)
1639                         continue;
1640                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
1641                 have_lock = MUTEX_HELD(hash_lock);
1642                 if (have_lock || mutex_tryenter(hash_lock)) {
1643                         ASSERT3U(refcount_count(&ab->b_refcnt), ==, 0);
1644                         ASSERT(ab->b_datacnt > 0);
1645                         while (ab->b_buf) {
1646                                 arc_buf_t *buf = ab->b_buf;
1647                                 if (!mutex_tryenter(&buf->b_evict_lock)) {
1648                                         missed += 1;
1649                                         break;
1650                                 }
1651                                 if (buf->b_data) {
1652                                         bytes_evicted += ab->b_size;
1653                                         if (recycle && ab->b_type == type &&
1654                                             ab->b_size == bytes &&
1655                                             !HDR_L2_WRITING(ab)) {
1656                                                 stolen = buf->b_data;
1657                                                 recycle = FALSE;
1658                                         }
1659                                 }
1660                                 if (buf->b_efunc) {
1661                                         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1662                                         arc_buf_destroy(buf,
1663                                             buf->b_data == stolen, FALSE);
1664                                         ab->b_buf = buf->b_next;
1665                                         buf->b_hdr = &arc_eviction_hdr;
1666                                         buf->b_next = arc_eviction_list;
1667                                         arc_eviction_list = buf;
1668                                         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1669                                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1670                                 } else {
1671                                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1672                                         arc_buf_destroy(buf,
1673                                             buf->b_data == stolen, TRUE);
1674                                 }
1675                         }
1676
1677                         if (ab->b_l2hdr) {
1678                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_l2_cached,
1679                                     ab->b_size);
1680                         } else {
1681                                 if (l2arc_write_eligible(ab->b_spa, ab)) {
1682                                         ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_l2_eligible,
1683                                             ab->b_size);
1684                                 } else {
1685                                         ARCSTAT_INCR(
1686                                             arcstat_evict_l2_ineligible,
1687                                             ab->b_size);
1688                                 }
1689                         }
1690
1691                         if (ab->b_datacnt == 0) {
1692                                 arc_change_state(evicted_state, ab, hash_lock);
1693                                 ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(ab));
1694                                 ab->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
1695                                 ab->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
1696                                 DTRACE_PROBE1(arc__evict, arc_buf_hdr_t *, ab);
1697                         }
1698                         if (!have_lock)
1699                                 mutex_exit(hash_lock);
1700                         if (bytes >= 0 && bytes_evicted >= bytes)
1701                                 break;
1702                 } else {
1703                         missed += 1;
1704                 }
1705         }
1706
1707         mutex_exit(&evicted_state->arcs_mtx);
1708         mutex_exit(&state->arcs_mtx);
1709
1710         if (bytes_evicted < bytes)
1711                 dprintf("only evicted %lld bytes from %x",
1712                     (longlong_t)bytes_evicted, state);
1713
1714         if (skipped)
1715                 ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_skip, skipped);
1716
1717         if (missed)
1718                 ARCSTAT_INCR(arcstat_mutex_miss, missed);
1719
1720         /*
1721          * We have just evicted some date into the ghost state, make
1722          * sure we also adjust the ghost state size if necessary.
1723          */
1724         if (arc_no_grow &&
1725             arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size > arc_c) {
1726                 int64_t mru_over = arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size +
1727                     arc_mru_ghost->arcs_size - arc_c;
1728
1729                 if (mru_over > 0 && arc_mru_ghost->arcs_lsize[type] > 0) {
1730                         int64_t todelete =
1731                             MIN(arc_mru_ghost->arcs_lsize[type], mru_over);
1732                         arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, 0, todelete);
1733                 } else if (arc_mfu_ghost->arcs_lsize[type] > 0) {
1734                         int64_t todelete = MIN(arc_mfu_ghost->arcs_lsize[type],
1735                             arc_mru_ghost->arcs_size +
1736                             arc_mfu_ghost->arcs_size - arc_c);
1737                         arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, 0, todelete);
1738                 }
1739         }
1740
1741         return (stolen);
1742 }
1743
1744 /*
1745  * Remove buffers from list until we've removed the specified number of
1746  * bytes.  Destroy the buffers that are removed.
1747  */
1748 static void
1749 arc_evict_ghost(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes)
1750 {
1751         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev;
1752         arc_buf_hdr_t marker;
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         bzero(&marker, sizeof(marker));
1760 top:
1761         mutex_enter(&state->arcs_mtx);
1762         for (ab = list_tail(list); ab; ab = ab_prev) {
1763                 ab_prev = list_prev(list, ab);
1764                 if (spa && ab->b_spa != spa)
1765                         continue;
1766
1767                 /* ignore markers */
1768                 if (ab->b_spa == 0)
1769                         continue;
1770
1771                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
1772                 /* caller may be trying to modify this buffer, skip it */
1773                 if (MUTEX_HELD(hash_lock))
1774                         continue;
1775                 if (mutex_tryenter(hash_lock)) {
1776                         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(ab));
1777                         ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1778                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_deleted);
1779                         bytes_deleted += ab->b_size;
1780
1781                         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
1782                                 /*
1783                                  * This buffer is cached on the 2nd Level ARC;
1784                                  * don't destroy the header.
1785                                  */
1786                                 arc_change_state(arc_l2c_only, ab, hash_lock);
1787                                 mutex_exit(hash_lock);
1788                         } else {
1789                                 arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
1790                                 mutex_exit(hash_lock);
1791                                 arc_hdr_destroy(ab);
1792                         }
1793
1794                         DTRACE_PROBE1(arc__delete, arc_buf_hdr_t *, ab);
1795                         if (bytes >= 0 && bytes_deleted >= bytes)
1796                                 break;
1797                 } else if (bytes < 0) {
1798                         /*
1799                          * Insert a list marker and then wait for the
1800                          * hash lock to become available. Once its
1801                          * available, restart from where we left off.
1802                          */
1803                         list_insert_after(list, ab, &marker);
1804                         mutex_exit(&state->arcs_mtx);
1805                         mutex_enter(hash_lock);
1806                         mutex_exit(hash_lock);
1807                         mutex_enter(&state->arcs_mtx);
1808                         ab_prev = list_prev(list, &marker);
1809                         list_remove(list, &marker);
1810                 } else
1811                         bufs_skipped += 1;
1812         }
1813         mutex_exit(&state->arcs_mtx);
1814
1815         if (list == &state->arcs_list[ARC_BUFC_DATA] &&
1816             (bytes < 0 || bytes_deleted < bytes)) {
1817                 list = &state->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA];
1818                 goto top;
1819         }
1820
1821         if (bufs_skipped) {
1822                 ARCSTAT_INCR(arcstat_mutex_miss, bufs_skipped);
1823                 ASSERT(bytes >= 0);
1824         }
1825
1826         if (bytes_deleted < bytes)
1827                 dprintf("only deleted %lld bytes from %p",
1828                     (longlong_t)bytes_deleted, state);
1829 }
1830
1831 static void
1832 arc_adjust(void)
1833 {
1834         int64_t adjustment, delta;
1835
1836         /*
1837          * Adjust MRU size
1838          */
1839
1840         adjustment = MIN((int64_t)(arc_size - arc_c),
1841             (int64_t)(arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size + arc_meta_used -
1842             arc_p));
1843
1844         if (adjustment > 0 && arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] > 0) {
1845                 delta = MIN(arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], adjustment);
1846                 (void) arc_evict(arc_mru, 0, delta, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
1847                 adjustment -= delta;
1848         }
1849
1850         if (adjustment > 0 && arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] > 0) {
1851                 delta = MIN(arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], adjustment);
1852                 (void) arc_evict(arc_mru, 0, delta, FALSE,
1853                     ARC_BUFC_METADATA);
1854         }
1855
1856         /*
1857          * Adjust MFU size
1858          */
1859
1860         adjustment = arc_size - arc_c;
1861
1862         if (adjustment > 0 && arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] > 0) {
1863                 delta = MIN(adjustment, arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]);
1864                 (void) arc_evict(arc_mfu, 0, delta, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
1865                 adjustment -= delta;
1866         }
1867
1868         if (adjustment > 0 && arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] > 0) {
1869                 int64_t delta = MIN(adjustment,
1870                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]);
1871                 (void) arc_evict(arc_mfu, 0, delta, FALSE,
1872                     ARC_BUFC_METADATA);
1873         }
1874
1875         /*
1876          * Adjust ghost lists
1877          */
1878
1879         adjustment = arc_mru->arcs_size + arc_mru_ghost->arcs_size - arc_c;
1880
1881         if (adjustment > 0 && arc_mru_ghost->arcs_size > 0) {
1882                 delta = MIN(arc_mru_ghost->arcs_size, adjustment);
1883                 arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, 0, delta);
1884         }
1885
1886         adjustment =
1887             arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size - arc_c;
1888
1889         if (adjustment > 0 && arc_mfu_ghost->arcs_size > 0) {
1890                 delta = MIN(arc_mfu_ghost->arcs_size, adjustment);
1891                 arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, 0, delta);
1892         }
1893 }
1894
1895 static void
1896 arc_do_user_evicts(void)
1897 {
1898         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1899         while (arc_eviction_list != NULL) {
1900                 arc_buf_t *buf = arc_eviction_list;
1901                 arc_eviction_list = buf->b_next;
1902                 mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1903                 buf->b_hdr = NULL;
1904                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1905                 mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1906
1907                 if (buf->b_efunc != NULL)
1908                         VERIFY(buf->b_efunc(buf) == 0);
1909
1910                 buf->b_efunc = NULL;
1911                 buf->b_private = NULL;
1912                 kmem_cache_free(buf_cache, buf);
1913                 mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1914         }
1915         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1916 }
1917
1918 /*
1919  * Flush all *evictable* data from the cache for the given spa.
1920  * NOTE: this will not touch "active" (i.e. referenced) data.
1921  */
1922 void
1923 arc_flush(spa_t *spa)
1924 {
1925         uint64_t guid = 0;
1926
1927         if (spa)
1928                 guid = spa_guid(spa);
1929
1930         while (list_head(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_DATA])) {
1931                 (void) arc_evict(arc_mru, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
1932                 if (spa)
1933                         break;
1934         }
1935         while (list_head(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA])) {
1936                 (void) arc_evict(arc_mru, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_METADATA);
1937                 if (spa)
1938                         break;
1939         }
1940         while (list_head(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_DATA])) {
1941                 (void) arc_evict(arc_mfu, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
1942                 if (spa)
1943                         break;
1944         }
1945         while (list_head(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA])) {
1946                 (void) arc_evict(arc_mfu, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_METADATA);
1947                 if (spa)
1948                         break;
1949         }
1950
1951         arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, guid, -1);
1952         arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, guid, -1);
1953
1954         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
1955         arc_do_user_evicts();
1956         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
1957         ASSERT(spa || arc_eviction_list == NULL);
1958 }
1959
1960 void
1961 arc_shrink(void)
1962 {
1963         if (arc_c > arc_c_min) {
1964                 uint64_t to_free;
1965
1966 #ifdef _KERNEL
1967                 to_free = MAX(arc_c >> arc_shrink_shift, ptob(needfree));
1968 #else
1969                 to_free = arc_c >> arc_shrink_shift;
1970 #endif
1971                 if (arc_c > arc_c_min + to_free)
1972                         atomic_add_64(&arc_c, -to_free);
1973                 else
1974                         arc_c = arc_c_min;
1975
1976                 atomic_add_64(&arc_p, -(arc_p >> arc_shrink_shift));
1977                 if (arc_c > arc_size)
1978                         arc_c = MAX(arc_size, arc_c_min);
1979                 if (arc_p > arc_c)
1980                         arc_p = (arc_c >> 1);
1981                 ASSERT(arc_c >= arc_c_min);
1982                 ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
1983         }
1984
1985         if (arc_size > arc_c)
1986                 arc_adjust();
1987 }
1988
1989 static int
1990 arc_reclaim_needed(void)
1991 {
1992         uint64_t extra;
1993
1994 #ifdef _KERNEL
1995
1996         if (needfree)
1997                 return (1);
1998
1999         /*
2000          * take 'desfree' extra pages, so we reclaim sooner, rather than later
2001          */
2002         extra = desfree;
2003
2004         /*
2005          * check that we're out of range of the pageout scanner.  It starts to
2006          * schedule paging if freemem is less than lotsfree and needfree.
2007          * lotsfree is the high-water mark for pageout, and needfree is the
2008          * number of needed free pages.  We add extra pages here to make sure
2009          * the scanner doesn't start up while we're freeing memory.
2010          */
2011         if (freemem < lotsfree + needfree + extra)
2012                 return (1);
2013
2014         /*
2015          * check to make sure that swapfs has enough space so that anon
2016          * reservations can still succeed. anon_resvmem() checks that the
2017          * availrmem is greater than swapfs_minfree, and the number of reserved
2018          * swap pages.  We also add a bit of extra here just to prevent
2019          * circumstances from getting really dire.
2020          */
2021         if (availrmem < swapfs_minfree + swapfs_reserve + extra)
2022                 return (1);
2023
2024 #if defined(__i386)
2025         /*
2026          * If we're on an i386 platform, it's possible that we'll exhaust the
2027          * kernel heap space before we ever run out of available physical
2028          * memory.  Most checks of the size of the heap_area compare against
2029          * tune.t_minarmem, which is the minimum available real memory that we
2030          * can have in the system.  However, this is generally fixed at 25 pages
2031          * which is so low that it's useless.  In this comparison, we seek to
2032          * calculate the total heap-size, and reclaim if more than 3/4ths of the
2033          * heap is allocated.  (Or, in the calculation, if less than 1/4th is
2034          * free)
2035          */
2036         if (btop(vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE)) <
2037             (btop(vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE | VMEM_ALLOC)) >> 2))
2038                 return (1);
2039 #endif
2040
2041 #else
2042         if (spa_get_random(100) == 0)
2043                 return (1);
2044 #endif
2045         return (0);
2046 }
2047
2048 static void
2049 arc_kmem_reap_now(arc_reclaim_strategy_t strat)
2050 {
2051         size_t                  i;
2052         kmem_cache_t            *prev_cache = NULL;
2053         kmem_cache_t            *prev_data_cache = NULL;
2054         extern kmem_cache_t     *zio_buf_cache[];
2055         extern kmem_cache_t     *zio_data_buf_cache[];
2056
2057 #ifdef _KERNEL
2058         if (arc_meta_used >= arc_meta_limit) {
2059                 /*
2060                  * We are exceeding our meta-data cache limit.
2061                  * Purge some DNLC entries to release holds on meta-data.
2062                  */
2063                 dnlc_reduce_cache((void *)(uintptr_t)arc_reduce_dnlc_percent);
2064         }
2065 #if defined(__i386)
2066         /*
2067          * Reclaim unused memory from all kmem caches.
2068          */
2069         kmem_reap();
2070 #endif
2071 #endif
2072
2073         /*
2074          * An aggressive reclamation will shrink the cache size as well as
2075          * reap free buffers from the arc kmem caches.
2076          */
2077         if (strat == ARC_RECLAIM_AGGR)
2078                 arc_shrink();
2079
2080         for (i = 0; i < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; i++) {
2081                 if (zio_buf_cache[i] != prev_cache) {
2082                         prev_cache = zio_buf_cache[i];
2083                         kmem_cache_reap_now(zio_buf_cache[i]);
2084                 }
2085                 if (zio_data_buf_cache[i] != prev_data_cache) {
2086                         prev_data_cache = zio_data_buf_cache[i];
2087                         kmem_cache_reap_now(zio_data_buf_cache[i]);
2088                 }
2089         }
2090         kmem_cache_reap_now(buf_cache);
2091         kmem_cache_reap_now(hdr_cache);
2092 }
2093
2094 static void
2095 arc_reclaim_thread(void)
2096 {
2097         clock_t                 growtime = 0;
2098         arc_reclaim_strategy_t  last_reclaim = ARC_RECLAIM_CONS;
2099         callb_cpr_t             cpr;
2100
2101         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &arc_reclaim_thr_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
2102
2103         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
2104         while (arc_thread_exit == 0) {
2105                 if (arc_reclaim_needed()) {
2106
2107                         if (arc_no_grow) {
2108                                 if (last_reclaim == ARC_RECLAIM_CONS) {
2109                                         last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2110                                 } else {
2111                                         last_reclaim = ARC_RECLAIM_CONS;
2112                                 }
2113                         } else {
2114                                 arc_no_grow = TRUE;
2115                                 last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2116                                 membar_producer();
2117                         }
2118
2119                         /* reset the growth delay for every reclaim */
2120                         growtime = ddi_get_lbolt() + (arc_grow_retry * hz);
2121
2122                         arc_kmem_reap_now(last_reclaim);
2123                         arc_warm = B_TRUE;
2124
2125                 } else if (arc_no_grow && ddi_get_lbolt() >= growtime) {
2126                         arc_no_grow = FALSE;
2127                 }
2128
2129                 arc_adjust();
2130
2131                 if (arc_eviction_list != NULL)
2132                         arc_do_user_evicts();
2133
2134                 /* block until needed, or one second, whichever is shorter */
2135                 CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
2136                 (void) cv_timedwait(&arc_reclaim_thr_cv,
2137                     &arc_reclaim_thr_lock, (ddi_get_lbolt() + hz));
2138                 CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &arc_reclaim_thr_lock);
2139         }
2140
2141         arc_thread_exit = 0;
2142         cv_broadcast(&arc_reclaim_thr_cv);
2143         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);           /* drops arc_reclaim_thr_lock */
2144         thread_exit();
2145 }
2146
2147 /*
2148  * Adapt arc info given the number of bytes we are trying to add and
2149  * the state that we are comming from.  This function is only called
2150  * when we are adding new content to the cache.
2151  */
2152 static void
2153 arc_adapt(int bytes, arc_state_t *state)
2154 {
2155         int mult;
2156         uint64_t arc_p_min = (arc_c >> arc_p_min_shift);
2157
2158         if (state == arc_l2c_only)
2159                 return;
2160
2161         ASSERT(bytes > 0);
2162         /*
2163          * Adapt the target size of the MRU list:
2164          *      - if we just hit in the MRU ghost list, then increase
2165          *        the target size of the MRU list.
2166          *      - if we just hit in the MFU ghost list, then increase
2167          *        the target size of the MFU list by decreasing the
2168          *        target size of the MRU list.
2169          */
2170         if (state == arc_mru_ghost) {
2171                 mult = ((arc_mru_ghost->arcs_size >= arc_mfu_ghost->arcs_size) ?
2172                     1 : (arc_mfu_ghost->arcs_size/arc_mru_ghost->arcs_size));
2173                 mult = MIN(mult, 10); /* avoid wild arc_p adjustment */
2174
2175                 arc_p = MIN(arc_c - arc_p_min, arc_p + bytes * mult);
2176         } else if (state == arc_mfu_ghost) {
2177                 uint64_t delta;
2178
2179                 mult = ((arc_mfu_ghost->arcs_size >= arc_mru_ghost->arcs_size) ?
2180                     1 : (arc_mru_ghost->arcs_size/arc_mfu_ghost->arcs_size));
2181                 mult = MIN(mult, 10);
2182
2183                 delta = MIN(bytes * mult, arc_p);
2184                 arc_p = MAX(arc_p_min, arc_p - delta);
2185         }
2186         ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2187
2188         if (arc_reclaim_needed()) {
2189                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
2190                 return;
2191         }
2192
2193         if (arc_no_grow)
2194                 return;
2195
2196         if (arc_c >= arc_c_max)
2197                 return;
2198
2199         /*
2200          * If we're within (2 * maxblocksize) bytes of the target
2201          * cache size, increment the target cache size
2202          */
2203         if (arc_size > arc_c - (2ULL << SPA_MAXBLOCKSHIFT)) {
2204                 atomic_add_64(&arc_c, (int64_t)bytes);
2205                 if (arc_c > arc_c_max)
2206                         arc_c = arc_c_max;
2207                 else if (state == arc_anon)
2208                         atomic_add_64(&arc_p, (int64_t)bytes);
2209                 if (arc_p > arc_c)
2210                         arc_p = arc_c;
2211         }
2212         ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2213 }
2214
2215 /*
2216  * Check if the cache has reached its limits and eviction is required
2217  * prior to insert.
2218  */
2219 static int
2220 arc_evict_needed(arc_buf_contents_t type)
2221 {
2222         if (type == ARC_BUFC_METADATA && arc_meta_used >= arc_meta_limit)
2223                 return (1);
2224
2225 #ifdef _KERNEL
2226         /*
2227          * If zio data pages are being allocated out of a separate heap segment,
2228          * then enforce that the size of available vmem for this area remains
2229          * above about 1/32nd free.
2230          */
2231         if (type == ARC_BUFC_DATA && zio_arena != NULL &&
2232             vmem_size(zio_arena, VMEM_FREE) <
2233             (vmem_size(zio_arena, VMEM_ALLOC) >> 5))
2234                 return (1);
2235 #endif
2236
2237         if (arc_reclaim_needed())
2238                 return (1);
2239
2240         return (arc_size > arc_c);
2241 }
2242
2243 /*
2244  * The buffer, supplied as the first argument, needs a data block.
2245  * So, if we are at cache max, determine which cache should be victimized.
2246  * We have the following cases:
2247  *
2248  * 1. Insert for MRU, p > sizeof(arc_anon + arc_mru) ->
2249  * In this situation if we're out of space, but the resident size of the MFU is
2250  * under the limit, victimize the MFU cache to satisfy this insertion request.
2251  *
2252  * 2. Insert for MRU, p <= sizeof(arc_anon + arc_mru) ->
2253  * Here, we've used up all of the available space for the MRU, so we need to
2254  * evict from our own cache instead.  Evict from the set of resident MRU
2255  * entries.
2256  *
2257  * 3. Insert for MFU (c - p) > sizeof(arc_mfu) ->
2258  * c minus p represents the MFU space in the cache, since p is the size of the
2259  * cache that is dedicated to the MRU.  In this situation there's still space on
2260  * the MFU side, so the MRU side needs to be victimized.
2261  *
2262  * 4. Insert for MFU (c - p) < sizeof(arc_mfu) ->
2263  * MFU's resident set is consuming more space than it has been allotted.  In
2264  * this situation, we must victimize our own cache, the MFU, for this insertion.
2265  */
2266 static void
2267 arc_get_data_buf(arc_buf_t *buf)
2268 {
2269         arc_state_t             *state = buf->b_hdr->b_state;
2270         uint64_t                size = buf->b_hdr->b_size;
2271         arc_buf_contents_t      type = buf->b_hdr->b_type;
2272
2273         arc_adapt(size, state);
2274
2275         /*
2276          * We have not yet reached cache maximum size,
2277          * just allocate a new buffer.
2278          */
2279         if (!arc_evict_needed(type)) {
2280                 if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2281                         buf->b_data = zio_buf_alloc(size);
2282                         arc_space_consume(size, ARC_SPACE_DATA);
2283                 } else {
2284                         ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
2285                         buf->b_data = zio_data_buf_alloc(size);
2286                         ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, size);
2287                         atomic_add_64(&arc_size, size);
2288                 }
2289                 goto out;
2290         }
2291
2292         /*
2293          * If we are prefetching from the mfu ghost list, this buffer
2294          * will end up on the mru list; so steal space from there.
2295          */
2296         if (state == arc_mfu_ghost)
2297                 state = buf->b_hdr->b_flags & ARC_PREFETCH ? arc_mru : arc_mfu;
2298         else if (state == arc_mru_ghost)
2299                 state = arc_mru;
2300
2301         if (state == arc_mru || state == arc_anon) {
2302                 uint64_t mru_used = arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size;
2303                 state = (arc_mfu->arcs_lsize[type] >= size &&
2304                     arc_p > mru_used) ? arc_mfu : arc_mru;
2305         } else {
2306                 /* MFU cases */
2307                 uint64_t mfu_space = arc_c - arc_p;
2308                 state =  (arc_mru->arcs_lsize[type] >= size &&
2309                     mfu_space > arc_mfu->arcs_size) ? arc_mru : arc_mfu;
2310         }
2311         if ((buf->b_data = arc_evict(state, 0, size, TRUE, type)) == NULL) {
2312                 if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2313                         buf->b_data = zio_buf_alloc(size);
2314                         arc_space_consume(size, ARC_SPACE_DATA);
2315                 } else {
2316                         ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
2317                         buf->b_data = zio_data_buf_alloc(size);
2318                         ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, size);
2319                         atomic_add_64(&arc_size, size);
2320                 }
2321                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_recycle_miss);
2322         }
2323         ASSERT(buf->b_data != NULL);
2324 out:
2325         /*
2326          * Update the state size.  Note that ghost states have a
2327          * "ghost size" and so don't need to be updated.
2328          */
2329         if (!GHOST_STATE(buf->b_hdr->b_state)) {
2330                 arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
2331
2332                 atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_size, size);
2333                 if (list_link_active(&hdr->b_arc_node)) {
2334                         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
2335                         atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_lsize[type], size);
2336                 }
2337                 /*
2338                  * If we are growing the cache, and we are adding anonymous
2339                  * data, and we have outgrown arc_p, update arc_p
2340                  */
2341                 if (arc_size < arc_c && hdr->b_state == arc_anon &&
2342                     arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size > arc_p)
2343                         arc_p = MIN(arc_c, arc_p + size);
2344         }
2345 }
2346
2347 /*
2348  * This routine is called whenever a buffer is accessed.
2349  * NOTE: the hash lock is dropped in this function.
2350  */
2351 static void
2352 arc_access(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t *hash_lock)
2353 {
2354         clock_t now;
2355
2356         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
2357
2358         if (buf->b_state == arc_anon) {
2359                 /*
2360                  * This buffer is not in the cache, and does not
2361                  * appear in our "ghost" list.  Add the new buffer
2362                  * to the MRU state.
2363                  */
2364
2365                 ASSERT(buf->b_arc_access == 0);
2366                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2367                 DTRACE_PROBE1(new_state__mru, arc_buf_hdr_t *, buf);
2368                 arc_change_state(arc_mru, buf, hash_lock);
2369
2370         } else if (buf->b_state == arc_mru) {
2371                 now = ddi_get_lbolt();
2372
2373                 /*
2374                  * If this buffer is here because of a prefetch, then either:
2375                  * - clear the flag if this is a "referencing" read
2376                  *   (any subsequent access will bump this into the MFU state).
2377                  * or
2378                  * - move the buffer to the head of the list if this is
2379                  *   another prefetch (to make it less likely to be evicted).
2380                  */
2381                 if ((buf->b_flags & ARC_PREFETCH) != 0) {
2382                         if (refcount_count(&buf->b_refcnt) == 0) {
2383                                 ASSERT(list_link_active(&buf->b_arc_node));
2384                         } else {
2385                                 buf->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
2386                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_hits);
2387                         }
2388                         buf->b_arc_access = now;
2389                         return;
2390                 }
2391
2392                 /*
2393                  * This buffer has been "accessed" only once so far,
2394                  * but it is still in the cache. Move it to the MFU
2395                  * state.
2396                  */
2397                 if (now > buf->b_arc_access + ARC_MINTIME) {
2398                         /*
2399                          * More than 125ms have passed since we
2400                          * instantiated this buffer.  Move it to the
2401                          * most frequently used state.
2402                          */
2403                         buf->b_arc_access = now;
2404                         DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2405                         arc_change_state(arc_mfu, buf, hash_lock);
2406                 }
2407                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_hits);
2408         } else if (buf->b_state == arc_mru_ghost) {
2409                 arc_state_t     *new_state;
2410                 /*
2411                  * This buffer has been "accessed" recently, but
2412                  * was evicted from the cache.  Move it to the
2413                  * MFU state.
2414                  */
2415
2416                 if (buf->b_flags & ARC_PREFETCH) {
2417                         new_state = arc_mru;
2418                         if (refcount_count(&buf->b_refcnt) > 0)
2419                                 buf->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
2420                         DTRACE_PROBE1(new_state__mru, arc_buf_hdr_t *, buf);
2421                 } else {
2422                         new_state = arc_mfu;
2423                         DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2424                 }
2425
2426                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2427                 arc_change_state(new_state, buf, hash_lock);
2428
2429                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_ghost_hits);
2430         } else if (buf->b_state == arc_mfu) {
2431                 /*
2432                  * This buffer has been accessed more than once and is
2433                  * still in the cache.  Keep it in the MFU state.
2434                  *
2435                  * NOTE: an add_reference() that occurred when we did
2436                  * the arc_read() will have kicked this off the list.
2437                  * If it was a prefetch, we will explicitly move it to
2438                  * the head of the list now.
2439                  */
2440                 if ((buf->b_flags & ARC_PREFETCH) != 0) {
2441                         ASSERT(refcount_count(&buf->b_refcnt) == 0);
2442                         ASSERT(list_link_active(&buf->b_arc_node));
2443                 }
2444                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mfu_hits);
2445                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2446         } else if (buf->b_state == arc_mfu_ghost) {
2447                 arc_state_t     *new_state = arc_mfu;
2448                 /*
2449                  * This buffer has been accessed more than once but has
2450                  * been evicted from the cache.  Move it back to the
2451                  * MFU state.
2452                  */
2453
2454                 if (buf->b_flags & ARC_PREFETCH) {
2455                         /*
2456                          * This is a prefetch access...
2457                          * move this block back to the MRU state.
2458                          */
2459                         ASSERT3U(refcount_count(&buf->b_refcnt), ==, 0);
2460                         new_state = arc_mru;
2461                 }
2462
2463                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2464                 DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2465                 arc_change_state(new_state, buf, hash_lock);
2466
2467                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mfu_ghost_hits);
2468         } else if (buf->b_state == arc_l2c_only) {
2469                 /*
2470                  * This buffer is on the 2nd Level ARC.
2471                  */
2472
2473                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2474                 DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2475                 arc_change_state(arc_mfu, buf, hash_lock);
2476         } else {
2477                 ASSERT(!"invalid arc state");
2478         }
2479 }
2480
2481 /* a generic arc_done_func_t which you can use */
2482 /* ARGSUSED */
2483 void
2484 arc_bcopy_func(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
2485 {
2486         if (zio == NULL || zio->io_error == 0)
2487                 bcopy(buf->b_data, arg, buf->b_hdr->b_size);
2488         VERIFY(arc_buf_remove_ref(buf, arg) == 1);
2489 }
2490
2491 /* a generic arc_done_func_t */
2492 void
2493 arc_getbuf_func(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
2494 {
2495         arc_buf_t **bufp = arg;
2496         if (zio && zio->io_error) {
2497                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(buf, arg) == 1);
2498                 *bufp = NULL;
2499         } else {
2500                 *bufp = buf;
2501                 ASSERT(buf->b_data);
2502         }
2503 }
2504
2505 static void
2506 arc_read_done(zio_t *zio)
2507 {
2508         arc_buf_hdr_t   *hdr, *found;
2509         arc_buf_t       *buf;
2510         arc_buf_t       *abuf;  /* buffer we're assigning to callback */
2511         kmutex_t        *hash_lock;
2512         arc_callback_t  *callback_list, *acb;
2513         int             freeable = FALSE;
2514
2515         buf = zio->io_private;
2516         hdr = buf->b_hdr;
2517
2518         /*
2519          * The hdr was inserted into hash-table and removed from lists
2520          * prior to starting I/O.  We should find this header, since
2521          * it's in the hash table, and it should be legit since it's
2522          * not possible to evict it during the I/O.  The only possible
2523          * reason for it not to be found is if we were freed during the
2524          * read.
2525          */
2526         found = buf_hash_find(hdr->b_spa, &hdr->b_dva, hdr->b_birth,
2527             &hash_lock);
2528
2529         ASSERT((found == NULL && HDR_FREED_IN_READ(hdr) && hash_lock == NULL) ||
2530             (found == hdr && DVA_EQUAL(&hdr->b_dva, BP_IDENTITY(zio->io_bp))) ||
2531             (found == hdr && HDR_L2_READING(hdr)));
2532
2533         hdr->b_flags &= ~ARC_L2_EVICTED;
2534         if (l2arc_noprefetch && (hdr->b_flags & ARC_PREFETCH))
2535                 hdr->b_flags &= ~ARC_L2CACHE;
2536
2537         /* byteswap if necessary */
2538         callback_list = hdr->b_acb;
2539         ASSERT(callback_list != NULL);
2540         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(zio->io_bp) && zio->io_error == 0) {
2541                 arc_byteswap_func_t *func = BP_GET_LEVEL(zio->io_bp) > 0 ?
2542                     byteswap_uint64_array :
2543                     dmu_ot[BP_GET_TYPE(zio->io_bp)].ot_byteswap;
2544                 func(buf->b_data, hdr->b_size);
2545         }
2546
2547         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
2548
2549         if (hash_lock && zio->io_error == 0 && hdr->b_state == arc_anon) {
2550                 /*
2551                  * Only call arc_access on anonymous buffers.  This is because
2552                  * if we've issued an I/O for an evicted buffer, we've already
2553                  * called arc_access (to prevent any simultaneous readers from
2554                  * getting confused).
2555                  */
2556                 arc_access(hdr, hash_lock);
2557         }
2558
2559         /* create copies of the data buffer for the callers */
2560         abuf = buf;
2561         for (acb = callback_list; acb; acb = acb->acb_next) {
2562                 if (acb->acb_done) {
2563                         if (abuf == NULL)
2564                                 abuf = arc_buf_clone(buf);
2565                         acb->acb_buf = abuf;
2566                         abuf = NULL;
2567                 }
2568         }
2569         hdr->b_acb = NULL;
2570         hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
2571         ASSERT(!HDR_BUF_AVAILABLE(hdr));
2572         if (abuf == buf) {
2573                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
2574                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
2575                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
2576         }
2577
2578         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt) || callback_list != NULL);
2579
2580         if (zio->io_error != 0) {
2581                 hdr->b_flags |= ARC_IO_ERROR;
2582                 if (hdr->b_state != arc_anon)
2583                         arc_change_state(arc_anon, hdr, hash_lock);
2584                 if (HDR_IN_HASH_TABLE(hdr))
2585                         buf_hash_remove(hdr);
2586                 freeable = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
2587         }
2588
2589         /*
2590          * Broadcast before we drop the hash_lock to avoid the possibility
2591          * that the hdr (and hence the cv) might be freed before we get to
2592          * the cv_broadcast().
2593          */
2594         cv_broadcast(&hdr->b_cv);
2595
2596         if (hash_lock) {
2597                 mutex_exit(hash_lock);
2598         } else {
2599                 /*
2600                  * This block was freed while we waited for the read to
2601                  * complete.  It has been removed from the hash table and
2602                  * moved to the anonymous state (so that it won't show up
2603                  * in the cache).
2604                  */
2605                 ASSERT3P(hdr->b_state, ==, arc_anon);
2606                 freeable = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
2607         }
2608
2609         /* execute each callback and free its structure */
2610         while ((acb = callback_list) != NULL) {
2611                 if (acb->acb_done)
2612                         acb->acb_done(zio, acb->acb_buf, acb->acb_private);
2613
2614                 if (acb->acb_zio_dummy != NULL) {
2615                         acb->acb_zio_dummy->io_error = zio->io_error;
2616                         zio_nowait(acb->acb_zio_dummy);
2617                 }
2618
2619                 callback_list = acb->acb_next;
2620                 kmem_free(acb, sizeof (arc_callback_t));
2621         }
2622
2623         if (freeable)
2624                 arc_hdr_destroy(hdr);
2625 }
2626
2627 /*
2628  * "Read" the block block at the specified DVA (in bp) via the
2629  * cache.  If the block is found in the cache, invoke the provided
2630  * callback immediately and return.  Note that the `zio' parameter
2631  * in the callback will be NULL in this case, since no IO was
2632  * required.  If the block is not in the cache pass the read request
2633  * on to the spa with a substitute callback function, so that the
2634  * requested block will be added to the cache.
2635  *
2636  * If a read request arrives for a block that has a read in-progress,
2637  * either wait for the in-progress read to complete (and return the
2638  * results); or, if this is a read with a "done" func, add a record
2639  * to the read to invoke the "done" func when the read completes,
2640  * and return; or just return.
2641  *
2642  * arc_read_done() will invoke all the requested "done" functions
2643  * for readers of this block.
2644  *
2645  * Normal callers should use arc_read and pass the arc buffer and offset
2646  * for the bp.  But if you know you don't need locking, you can use
2647  * arc_read_bp.
2648  */
2649 int
2650 arc_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp, arc_buf_t *pbuf,
2651     arc_done_func_t *done, void *private, int priority, int zio_flags,
2652     uint32_t *arc_flags, const zbookmark_t *zb)
2653 {
2654         int err;
2655
2656         if (pbuf == NULL) {
2657                 /*
2658                  * XXX This happens from traverse callback funcs, for
2659                  * the objset_phys_t block.
2660                  */
2661                 return (arc_read_nolock(pio, spa, bp, done, private, priority,
2662                     zio_flags, arc_flags, zb));
2663         }
2664
2665         ASSERT(!refcount_is_zero(&pbuf->b_hdr->b_refcnt));
2666         ASSERT3U((char *)bp - (char *)pbuf->b_data, <, pbuf->b_hdr->b_size);
2667         rw_enter(&pbuf->b_data_lock, RW_READER);
2668
2669         err = arc_read_nolock(pio, spa, bp, done, private, priority,
2670             zio_flags, arc_flags, zb);
2671         rw_exit(&pbuf->b_data_lock);
2672
2673         return (err);
2674 }
2675
2676 int
2677 arc_read_nolock(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
2678     arc_done_func_t *done, void *private, int priority, int zio_flags,
2679     uint32_t *arc_flags, const zbookmark_t *zb)
2680 {
2681         arc_buf_hdr_t *hdr;
2682         arc_buf_t *buf;
2683         kmutex_t *hash_lock;
2684         zio_t *rzio;
2685         uint64_t guid = spa_guid(spa);
2686
2687 top:
2688         hdr = buf_hash_find(guid, BP_IDENTITY(bp), BP_PHYSICAL_BIRTH(bp),
2689             &hash_lock);
2690         if (hdr && hdr->b_datacnt > 0) {
2691
2692                 *arc_flags |= ARC_CACHED;
2693
2694                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
2695
2696                         if (*arc_flags & ARC_WAIT) {
2697                                 cv_wait(&hdr->b_cv, hash_lock);
2698                                 mutex_exit(hash_lock);
2699                                 goto top;
2700                         }
2701                         ASSERT(*arc_flags & ARC_NOWAIT);
2702
2703                         if (done) {
2704                                 arc_callback_t  *acb = NULL;
2705
2706                                 acb = kmem_zalloc(sizeof (arc_callback_t),
2707                                     KM_SLEEP);
2708                                 acb->acb_done = done;
2709                                 acb->acb_private = private;
2710                                 if (pio != NULL)
2711                                         acb->acb_zio_dummy = zio_null(pio,
2712                                             spa, NULL, NULL, NULL, zio_flags);
2713
2714                                 ASSERT(acb->acb_done != NULL);
2715                                 acb->acb_next = hdr->b_acb;
2716                                 hdr->b_acb = acb;
2717                                 add_reference(hdr, hash_lock, private);
2718                                 mutex_exit(hash_lock);
2719                                 return (0);
2720                         }
2721                         mutex_exit(hash_lock);
2722                         return (0);
2723                 }
2724
2725                 ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
2726
2727                 if (done) {
2728                         add_reference(hdr, hash_lock, private);
2729                         /*
2730                          * If this block is already in use, create a new
2731                          * copy of the data so that we will be guaranteed
2732                          * that arc_release() will always succeed.
2733                          */
2734                         buf = hdr->b_buf;
2735                         ASSERT(buf);
2736                         ASSERT(buf->b_data);
2737                         if (HDR_BUF_AVAILABLE(hdr)) {
2738                                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
2739                                 hdr->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
2740                         } else {
2741                                 buf = arc_buf_clone(buf);
2742                         }
2743
2744                 } else if (*arc_flags & ARC_PREFETCH &&
2745                     refcount_count(&hdr->b_refcnt) == 0) {
2746                         hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
2747                 }
2748                 DTRACE_PROBE1(arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
2749                 arc_access(hdr, hash_lock);
2750                 if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
2751                         hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
2752                 mutex_exit(hash_lock);
2753                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_hits);
2754                 ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
2755                     demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
2756                     data, metadata, hits);
2757
2758                 if (done)
2759                         done(NULL, buf, private);
2760         } else {
2761                 uint64_t size = BP_GET_LSIZE(bp);
2762                 arc_callback_t  *acb;
2763                 vdev_t *vd = NULL;
2764                 uint64_t addr;
2765                 boolean_t devw = B_FALSE;
2766
2767                 if (hdr == NULL) {
2768                         /* this block is not in the cache */
2769                         arc_buf_hdr_t   *exists;
2770                         arc_buf_contents_t type = BP_GET_BUFC_TYPE(bp);
2771                         buf = arc_buf_alloc(spa, size, private, type);
2772                         hdr = buf->b_hdr;
2773                         hdr->b_dva = *BP_IDENTITY(bp);
2774                         hdr->b_birth = BP_PHYSICAL_BIRTH(bp);
2775                         hdr->b_cksum0 = bp->blk_cksum.zc_word[0];
2776                         exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
2777                         if (exists) {
2778                                 /* somebody beat us to the hash insert */
2779                                 mutex_exit(hash_lock);
2780                                 buf_discard_identity(hdr);
2781                                 (void) arc_buf_remove_ref(buf, private);
2782                                 goto top; /* restart the IO request */
2783                         }
2784                         /* if this is a prefetch, we don't have a reference */
2785                         if (*arc_flags & ARC_PREFETCH) {
2786                                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock,
2787                                     private);
2788                                 hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
2789                         }
2790                         if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
2791                                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
2792                         if (BP_GET_LEVEL(bp) > 0)
2793                                 hdr->b_flags |= ARC_INDIRECT;
2794                 } else {
2795                         /* this block is in the ghost cache */
2796                         ASSERT(GHOST_STATE(hdr->b_state));
2797                         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
2798                         ASSERT3U(refcount_count(&hdr->b_refcnt), ==, 0);
2799                         ASSERT(hdr->b_buf == NULL);
2800
2801                         /* if this is a prefetch, we don't have a reference */
2802                         if (*arc_flags & ARC_PREFETCH)
2803                                 hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
2804                         else
2805                                 add_reference(hdr, hash_lock, private);
2806                         if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
2807                                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
2808                         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
2809                         buf->b_hdr = hdr;
2810                         buf->b_data = NULL;
2811                         buf->b_efunc = NULL;
2812                         buf->b_private = NULL;
2813                         buf->b_next = NULL;
2814                         hdr->b_buf = buf;
2815                         ASSERT(hdr->b_datacnt == 0);
2816                         hdr->b_datacnt = 1;
2817                         arc_get_data_buf(buf);
2818                         arc_access(hdr, hash_lock);
2819                 }
2820
2821                 ASSERT(!GHOST_STATE(hdr->b_state));
2822
2823                 acb = kmem_zalloc(sizeof (arc_callback_t), KM_SLEEP);
2824                 acb->acb_done = done;
2825                 acb->acb_private = private;
2826
2827                 ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
2828                 hdr->b_acb = acb;
2829                 hdr->b_flags |= ARC_IO_IN_PROGRESS;
2830
2831                 if (HDR_L2CACHE(hdr) && hdr->b_l2hdr != NULL &&
2832                     (vd = hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_vdev) != NULL) {
2833                         devw = hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_writing;
2834                         addr = hdr->b_l2hdr->b_daddr;
2835                         /*
2836                          * Lock out device removal.
2837                          */
2838                         if (vdev_is_dead(vd) ||
2839                             !spa_config_tryenter(spa, SCL_L2ARC, vd, RW_READER))
2840                                 vd = NULL;
2841                 }
2842
2843                 mutex_exit(hash_lock);
2844
2845                 ASSERT3U(hdr->b_size, ==, size);
2846                 DTRACE_PROBE4(arc__miss, arc_buf_hdr_t *, hdr, blkptr_t *, bp,
2847                     uint64_t, size, zbookmark_t *, zb);
2848                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_misses);
2849                 ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
2850                     demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
2851                     data, metadata, misses);
2852
2853                 if (vd != NULL && l2arc_ndev != 0 && !(l2arc_norw && devw)) {
2854                         /*
2855                          * Read from the L2ARC if the following are true:
2856                          * 1. The L2ARC vdev was previously cached.
2857                          * 2. This buffer still has L2ARC metadata.
2858                          * 3. This buffer isn't currently writing to the L2ARC.
2859                          * 4. The L2ARC entry wasn't evicted, which may
2860                          *    also have invalidated the vdev.
2861                          * 5. This isn't prefetch and l2arc_noprefetch is set.
2862                          */
2863                         if (hdr->b_l2hdr != NULL &&
2864                             !HDR_L2_WRITING(hdr) && !HDR_L2_EVICTED(hdr) &&
2865                             !(l2arc_noprefetch && HDR_PREFETCH(hdr))) {
2866                                 l2arc_read_callback_t *cb;
2867
2868                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
2869                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_hits);
2870
2871                                 cb = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_read_callback_t),
2872                                     KM_SLEEP);
2873                                 cb->l2rcb_buf = buf;
2874                                 cb->l2rcb_spa = spa;
2875                                 cb->l2rcb_bp = *bp;
2876                                 cb->l2rcb_zb = *zb;
2877                                 cb->l2rcb_flags = zio_flags;
2878
2879                                 /*
2880                                  * l2arc read.  The SCL_L2ARC lock will be
2881                                  * released by l2arc_read_done().
2882                                  */
2883                                 rzio = zio_read_phys(pio, vd, addr, size,
2884                                     buf->b_data, ZIO_CHECKSUM_OFF,
2885                                     l2arc_read_done, cb, priority, zio_flags |
2886                                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_CANFAIL |
2887                                     ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE |
2888                                     ZIO_FLAG_DONT_RETRY, B_FALSE);
2889                                 DTRACE_PROBE2(l2arc__read, vdev_t *, vd,
2890                                     zio_t *, rzio);
2891                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_read_bytes, size);
2892
2893                                 if (*arc_flags & ARC_NOWAIT) {
2894                                         zio_nowait(rzio);
2895                                         return (0);
2896                                 }
2897
2898                                 ASSERT(*arc_flags & ARC_WAIT);
2899                                 if (zio_wait(rzio) == 0)
2900                                         return (0);
2901
2902                                 /* l2arc read error; goto zio_read() */
2903                         } else {
2904                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__miss,
2905                                     arc_buf_hdr_t *, hdr);
2906                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_misses);
2907                                 if (HDR_L2_WRITING(hdr))
2908                                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_rw_clash);
2909                                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, vd);
2910                         }
2911                 } else {
2912                         if (vd != NULL)
2913                                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, vd);
2914                         if (l2arc_ndev != 0) {
2915                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__miss,
2916                                     arc_buf_hdr_t *, hdr);
2917                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_misses);
2918                         }
2919                 }
2920
2921                 rzio = zio_read(pio, spa, bp, buf->b_data, size,
2922                     arc_read_done, buf, priority, zio_flags, zb);
2923
2924                 if (*arc_flags & ARC_WAIT)
2925                         return (zio_wait(rzio));
2926
2927                 ASSERT(*arc_flags & ARC_NOWAIT);
2928                 zio_nowait(rzio);
2929         }
2930         return (0);
2931 }
2932
2933 void
2934 arc_set_callback(arc_buf_t *buf, arc_evict_func_t *func, void *private)
2935 {
2936         ASSERT(buf->b_hdr != NULL);
2937         ASSERT(buf->b_hdr->b_state != arc_anon);
2938         ASSERT(!refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt) || func == NULL);
2939         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
2940         ASSERT(!HDR_BUF_AVAILABLE(buf->b_hdr));
2941
2942         buf->b_efunc = func;
2943         buf->b_private = private;
2944 }
2945
2946 /*
2947  * This is used by the DMU to let the ARC know that a buffer is
2948  * being evicted, so the ARC should clean up.  If this arc buf
2949  * is not yet in the evicted state, it will be put there.
2950  */
2951 int
2952 arc_buf_evict(arc_buf_t *buf)
2953 {
2954         arc_buf_hdr_t *hdr;
2955         kmutex_t *hash_lock;
2956         arc_buf_t **bufp;
2957
2958         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
2959         hdr = buf->b_hdr;
2960         if (hdr == NULL) {
2961                 /*
2962                  * We are in arc_do_user_evicts().
2963                  */
2964                 ASSERT(buf->b_data == NULL);
2965                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
2966                 return (0);
2967         } else if (buf->b_data == NULL) {
2968                 arc_buf_t copy = *buf; /* structure assignment */
2969                 /*
2970                  * We are on the eviction list; process this buffer now
2971                  * but let arc_do_user_evicts() do the reaping.
2972                  */
2973                 buf->b_efunc = NULL;
2974                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
2975                 VERIFY(copy.b_efunc(&copy) == 0);
2976                 return (1);
2977         }
2978         hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
2979         mutex_enter(hash_lock);
2980         hdr = buf->b_hdr;
2981         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
2982
2983         ASSERT3U(refcount_count(&hdr->b_refcnt), <, hdr->b_datacnt);
2984         ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
2985
2986         /*
2987          * Pull this buffer off of the hdr
2988          */
2989         bufp = &hdr->b_buf;
2990         while (*bufp != buf)
2991                 bufp = &(*bufp)->b_next;
2992         *bufp = buf->b_next;
2993
2994         ASSERT(buf->b_data != NULL);
2995         arc_buf_destroy(buf, FALSE, FALSE);
2996
2997         if (hdr->b_datacnt == 0) {
2998                 arc_state_t *old_state = hdr->b_state;
2999                 arc_state_t *evicted_state;
3000
3001                 ASSERT(hdr->b_buf == NULL);
3002                 ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
3003
3004                 evicted_state =
3005                     (old_state == arc_mru) ? arc_mru_ghost : arc_mfu_ghost;
3006
3007                 mutex_enter(&old_state->arcs_mtx);
3008                 mutex_enter(&evicted_state->arcs_mtx);
3009
3010                 arc_change_state(evicted_state, hdr, hash_lock);
3011                 ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(hdr));
3012                 hdr->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
3013                 hdr->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
3014
3015                 mutex_exit(&evicted_state->arcs_mtx);
3016                 mutex_exit(&old_state->arcs_mtx);
3017         }
3018         mutex_exit(hash_lock);
3019         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3020
3021         VERIFY(buf->b_efunc(buf) == 0);
3022         buf->b_efunc = NULL;
3023         buf->b_private = NULL;
3024         buf->b_hdr = NULL;
3025         buf->b_next = NULL;
3026         kmem_cache_free(buf_cache, buf);
3027         return (1);
3028 }
3029
3030 /*
3031  * Release this buffer from the cache.  This must be done
3032  * after a read and prior to modifying the buffer contents.
3033  * If the buffer has more than one reference, we must make
3034  * a new hdr for the buffer.
3035  */
3036 void
3037 arc_release(arc_buf_t *buf, void *tag)
3038 {
3039         arc_buf_hdr_t *hdr;
3040         kmutex_t *hash_lock = NULL;
3041         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr;
3042         uint64_t buf_size;
3043
3044         /*
3045          * It would be nice to assert that if it's DMU metadata (level >
3046          * 0 || it's the dnode file), then it must be syncing context.
3047          * But we don't know that information at this level.
3048          */
3049
3050         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3051         hdr = buf->b_hdr;
3052
3053         /* this buffer is not on any list */
3054         ASSERT(refcount_count(&hdr->b_refcnt) > 0);
3055
3056         if (hdr->b_state == arc_anon) {
3057                 /* this buffer is already released */
3058                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
3059         } else {
3060                 hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
3061                 mutex_enter(hash_lock);
3062                 hdr = buf->b_hdr;
3063                 ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
3064         }
3065
3066         l2hdr = hdr->b_l2hdr;
3067         if (l2hdr) {
3068                 mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
3069                 hdr->b_l2hdr = NULL;
3070                 buf_size = hdr->b_size;
3071         }
3072
3073         /*
3074          * Do we have more than one buf?
3075          */
3076         if (hdr->b_datacnt > 1) {
3077                 arc_buf_hdr_t *nhdr;
3078                 arc_buf_t **bufp;
3079                 uint64_t blksz = hdr->b_size;
3080                 uint64_t spa = hdr->b_spa;
3081                 arc_buf_contents_t type = hdr->b_type;
3082                 uint32_t flags = hdr->b_flags;
3083
3084                 ASSERT(hdr->b_buf != buf || buf->b_next != NULL);
3085                 /*
3086                  * Pull the data off of this hdr and attach it to
3087                  * a new anonymous hdr.
3088                  */
3089                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
3090                 bufp = &hdr->b_buf;
3091                 while (*bufp != buf)
3092                         bufp = &(*bufp)->b_next;
3093                 *bufp = buf->b_next;
3094                 buf->b_next = NULL;
3095
3096                 ASSERT3U(hdr->b_state->arcs_size, >=, hdr->b_size);
3097                 atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_size, -hdr->b_size);
3098                 if (refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt)) {
3099                         uint64_t *size = &hdr->b_state->arcs_lsize[hdr->b_type];
3100                         ASSERT3U(*size, >=, hdr->b_size);
3101                         atomic_add_64(size, -hdr->b_size);
3102                 }
3103                 hdr->b_datacnt -= 1;
3104                 arc_cksum_verify(buf);
3105
3106                 mutex_exit(hash_lock);
3107
3108                 nhdr = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
3109                 nhdr->b_size = blksz;
3110                 nhdr->b_spa = spa;
3111                 nhdr->b_type = type;
3112                 nhdr->b_buf = buf;
3113                 nhdr->b_state = arc_anon;
3114                 nhdr->b_arc_access = 0;
3115                 nhdr->b_flags = flags & ARC_L2_WRITING;
3116                 nhdr->b_l2hdr = NULL;
3117                 nhdr->b_datacnt = 1;
3118                 nhdr->b_freeze_cksum = NULL;
3119                 (void) refcount_add(&nhdr->b_refcnt, tag);
3120                 buf->b_hdr = nhdr;
3121                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3122                 atomic_add_64(&arc_anon->arcs_size, blksz);
3123         } else {
3124                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3125                 ASSERT(refcount_count(&hdr->b_refcnt) == 1);
3126                 ASSERT(!list_link_active(&hdr->b_arc_node));
3127                 ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
3128                 if (hdr->b_state != arc_anon)
3129                         arc_change_state(arc_anon, hdr, hash_lock);
3130                 hdr->b_arc_access = 0;
3131                 if (hash_lock)
3132                         mutex_exit(hash_lock);
3133
3134                 buf_discard_identity(hdr);
3135                 arc_buf_thaw(buf);
3136         }
3137         buf->b_efunc = NULL;
3138         buf->b_private = NULL;
3139
3140         if (l2hdr) {
3141                 list_remove(l2hdr->b_dev->l2ad_buflist, hdr);
3142                 kmem_free(l2hdr, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
3143                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -buf_size);
3144                 mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
3145         }
3146 }
3147
3148 /*
3149  * Release this buffer.  If it does not match the provided BP, fill it
3150  * with that block's contents.
3151  */
3152 /* ARGSUSED */
3153 int
3154 arc_release_bp(arc_buf_t *buf, void *tag, blkptr_t *bp, spa_t *spa,
3155     zbookmark_t *zb)
3156 {
3157         arc_release(buf, tag);
3158         return (0);
3159 }
3160
3161 int
3162 arc_released(arc_buf_t *buf)
3163 {
3164         int released;
3165
3166         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3167         released = (buf->b_data != NULL && buf->b_hdr->b_state == arc_anon);
3168         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3169         return (released);
3170 }
3171
3172 int
3173 arc_has_callback(arc_buf_t *buf)
3174 {
3175         int callback;
3176
3177         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3178         callback = (buf->b_efunc != NULL);
3179         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3180         return (callback);
3181 }
3182
3183 #ifdef ZFS_DEBUG
3184 int
3185 arc_referenced(arc_buf_t *buf)
3186 {
3187         int referenced;
3188
3189         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3190         referenced = (refcount_count(&buf->b_hdr->b_refcnt));
3191         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3192         return (referenced);
3193 }
3194 #endif
3195
3196 static void
3197 arc_write_ready(zio_t *zio)
3198 {
3199         arc_write_callback_t *callback = zio->io_private;
3200         arc_buf_t *buf = callback->awcb_buf;
3201         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3202
3203         ASSERT(!refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt));
3204         callback->awcb_ready(zio, buf, callback->awcb_private);
3205
3206         /*
3207          * If the IO is already in progress, then this is a re-write
3208          * attempt, so we need to thaw and re-compute the cksum.
3209          * It is the responsibility of the callback to handle the
3210          * accounting for any re-write attempt.
3211          */
3212         if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
3213                 mutex_enter(&hdr->b_freeze_lock);
3214                 if (hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
3215                         kmem_free(hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
3216                         hdr->b_freeze_cksum = NULL;
3217                 }
3218                 mutex_exit(&hdr->b_freeze_lock);
3219         }
3220         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
3221         hdr->b_flags |= ARC_IO_IN_PROGRESS;
3222 }
3223
3224 static void
3225 arc_write_done(zio_t *zio)
3226 {
3227         arc_write_callback_t *callback = zio->io_private;
3228         arc_buf_t *buf = callback->awcb_buf;
3229         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3230
3231         ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3232
3233         if (zio->io_error == 0) {
3234                 hdr->b_dva = *BP_IDENTITY(zio->io_bp);
3235                 hdr->b_birth = BP_PHYSICAL_BIRTH(zio->io_bp);
3236                 hdr->b_cksum0 = zio->io_bp->blk_cksum.zc_word[0];
3237         } else {
3238                 ASSERT(BUF_EMPTY(hdr));
3239         }
3240
3241         /*
3242          * If the block to be written was all-zero, we may have
3243          * compressed it away.  In this case no write was performed
3244          * so there will be no dva/birth/checksum.  The buffer must
3245          * therefore remain anonymous (and uncached).
3246          */
3247         if (!BUF_EMPTY(hdr)) {
3248                 arc_buf_hdr_t *exists;
3249                 kmutex_t *hash_lock;
3250
3251                 ASSERT(zio->io_error == 0);
3252
3253                 arc_cksum_verify(buf);
3254
3255                 exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3256                 if (exists) {
3257                         /*
3258                          * This can only happen if we overwrite for
3259                          * sync-to-convergence, because we remove
3260                          * buffers from the hash table when we arc_free().
3261                          */
3262                         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) {
3263                                 if (!BP_EQUAL(&zio->io_bp_orig, zio->io_bp))
3264                                         panic("bad overwrite, hdr=%p exists=%p",
3265                                             (void *)hdr, (void *)exists);
3266                                 ASSERT(refcount_is_zero(&exists->b_refcnt));
3267                                 arc_change_state(arc_anon, exists, hash_lock);
3268                                 mutex_exit(hash_lock);
3269                                 arc_hdr_destroy(exists);
3270                                 exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3271                                 ASSERT3P(exists, ==, NULL);
3272                         } else {
3273                                 /* Dedup */
3274                                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
3275                                 ASSERT(hdr->b_state == arc_anon);
3276                                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp));
3277                                 ASSERT(BP_GET_LEVEL(zio->io_bp) == 0);
3278                         }
3279                 }
3280                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3281                 /* if it's not anon, we are doing a scrub */
3282                 if (!exists && hdr->b_state == arc_anon)
3283                         arc_access(hdr, hash_lock);
3284                 mutex_exit(hash_lock);
3285         } else {
3286                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3287         }
3288
3289         ASSERT(!refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
3290         callback->awcb_done(zio, buf, callback->awcb_private);
3291
3292         kmem_free(callback, sizeof (arc_write_callback_t));
3293 }
3294
3295 zio_t *
3296 arc_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg,
3297     blkptr_t *bp, arc_buf_t *buf, boolean_t l2arc, const zio_prop_t *zp,
3298     arc_done_func_t *ready, arc_done_func_t *done, void *private,
3299     int priority, int zio_flags, const zbookmark_t *zb)
3300 {
3301         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3302         arc_write_callback_t *callback;
3303         zio_t *zio;
3304
3305         ASSERT(ready != NULL);
3306         ASSERT(done != NULL);
3307         ASSERT(!HDR_IO_ERROR(hdr));
3308         ASSERT((hdr->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS) == 0);
3309         ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3310         if (l2arc)
3311                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3312         callback = kmem_zalloc(sizeof (arc_write_callback_t), KM_SLEEP);
3313         callback->awcb_ready = ready;
3314         callback->awcb_done = done;
3315         callback->awcb_private = private;
3316         callback->awcb_buf = buf;
3317
3318         zio = zio_write(pio, spa, txg, bp, buf->b_data, hdr->b_size, zp,
3319             arc_write_ready, arc_write_done, callback, priority, zio_flags, zb);
3320
3321         return (zio);
3322 }
3323
3324 static int
3325 arc_memory_throttle(uint64_t reserve, uint64_t inflight_data, uint64_t txg)
3326 {
3327 #ifdef _KERNEL
3328         uint64_t available_memory = ptob(freemem);
3329         static uint64_t page_load = 0;
3330         static uint64_t last_txg = 0;
3331
3332 #if defined(__i386)
3333         available_memory =
3334             MIN(available_memory, vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE));
3335 #endif
3336         if (available_memory >= zfs_write_limit_max)
3337                 return (0);
3338
3339         if (txg > last_txg) {
3340                 last_txg = txg;
3341                 page_load = 0;
3342         }
3343         /*
3344          * If we are in pageout, we know that memory is already tight,
3345          * the arc is already going to be evicting, so we just want to
3346          * continue to let page writes occur as quickly as possible.
3347          */
3348         if (curproc == proc_pageout) {
3349                 if (page_load > MAX(ptob(minfree), available_memory) / 4)
3350                         return (ERESTART);
3351                 /* Note: reserve is inflated, so we deflate */
3352                 page_load += reserve / 8;
3353                 return (0);
3354         } else if (page_load > 0 && arc_reclaim_needed()) {
3355                 /* memory is low, delay before restarting */
3356                 ARCSTAT_INCR(arcstat_memory_throttle_count, 1);
3357                 return (EAGAIN);
3358         }
3359         page_load = 0;
3360
3361         if (arc_size > arc_c_min) {
3362                 uint64_t evictable_memory =
3363                     arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] +
3364                     arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] +
3365                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] +
3366                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA];
3367                 available_memory += MIN(evictable_memory, arc_size - arc_c_min);
3368         }
3369
3370         if (inflight_data > available_memory / 4) {
3371                 ARCSTAT_INCR(arcstat_memory_throttle_count, 1);
3372                 return (ERESTART);
3373         }
3374 #endif
3375         return (0);
3376 }
3377
3378 void
3379 arc_tempreserve_clear(uint64_t reserve)
3380 {
3381         atomic_add_64(&arc_tempreserve, -reserve);
3382         ASSERT((int64_t)arc_tempreserve >= 0);
3383 }
3384
3385 int
3386 arc_tempreserve_space(uint64_t reserve, uint64_t txg)
3387 {
3388         int error;
3389         uint64_t anon_size;
3390
3391 #ifdef ZFS_DEBUG
3392         /*
3393          * Once in a while, fail for no reason.  Everything should cope.
3394          */
3395         if (spa_get_random(10000) == 0) {
3396                 dprintf("forcing random failure\n");
3397                 return (ERESTART);
3398         }
3399 #endif
3400         if (reserve > arc_c/4 && !arc_no_grow)
3401                 arc_c = MIN(arc_c_max, reserve * 4);
3402         if (reserve > arc_c)
3403                 return (ENOMEM);
3404
3405         /*
3406          * Don't count loaned bufs as in flight dirty data to prevent long
3407          * network delays from blocking transactions that are ready to be
3408          * assigned to a txg.
3409          */
3410         anon_size = MAX((int64_t)(arc_anon->arcs_size - arc_loaned_bytes), 0);
3411
3412         /*
3413          * Writes will, almost always, require additional memory allocations
3414          * in order to compress/encrypt/etc the data.  We therefor need to
3415          * make sure that there is sufficient available memory for this.
3416          */
3417         if ((error = arc_memory_throttle(reserve, anon_size, txg)))
3418                 return (error);
3419
3420         /*
3421          * Throttle writes when the amount of dirty data in the cache
3422          * gets too large.  We try to keep the cache less than half full
3423          * of dirty blocks so that our sync times don't grow too large.
3424          * Note: if two requests come in concurrently, we might let them
3425          * both succeed, when one of them should fail.  Not a huge deal.
3426          */
3427
3428         if (reserve + arc_tempreserve + anon_size > arc_c / 2 &&
3429             anon_size > arc_c / 4) {
3430                 dprintf("failing, arc_tempreserve=%lluK anon_meta=%lluK "
3431                     "anon_data=%lluK tempreserve=%lluK arc_c=%lluK\n",
3432                     arc_tempreserve>>10,
3433                     arc_anon->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]>>10,
3434                     arc_anon->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]>>10,
3435                     reserve>>10, arc_c>>10);
3436                 return (ERESTART);
3437         }
3438         atomic_add_64(&arc_tempreserve, reserve);
3439         return (0);
3440 }
3441
3442 void
3443 arc_init(void)
3444 {
3445         mutex_init(&arc_reclaim_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3446         cv_init(&arc_reclaim_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
3447
3448         /* Convert seconds to clock ticks */
3449         arc_min_prefetch_lifespan = 1 * hz;
3450
3451         /* Start out with 1/8 of all memory */
3452         arc_c = physmem * PAGESIZE / 8;
3453
3454 #ifdef _KERNEL
3455         /*
3456          * On architectures where the physical memory can be larger
3457          * than the addressable space (intel in 32-bit mode), we may
3458          * need to limit the cache to 1/8 of VM size.
3459          */
3460         arc_c = MIN(arc_c, vmem_size(heap_arena, VMEM_ALLOC | VMEM_FREE) / 8);
3461 #endif
3462
3463         /* set min cache to 1/32 of all memory, or 64MB, whichever is more */
3464         arc_c_min = MAX(arc_c / 4, 64<<20);
3465         /* set max to 3/4 of all memory, or all but 1GB, whichever is more */
3466         if (arc_c * 8 >= 1<<30)
3467                 arc_c_max = (arc_c * 8) - (1<<30);
3468         else
3469                 arc_c_max = arc_c_min;
3470         arc_c_max = MAX(arc_c * 6, arc_c_max);
3471
3472         /*
3473          * Allow the tunables to override our calculations if they are
3474          * reasonable (ie. over 64MB)
3475          */
3476         if (zfs_arc_max > 64<<20 && zfs_arc_max < physmem * PAGESIZE)
3477                 arc_c_max = zfs_arc_max;
3478         if (zfs_arc_min > 64<<20 && zfs_arc_min <= arc_c_max)
3479                 arc_c_min = zfs_arc_min;
3480
3481         arc_c = arc_c_max;
3482         arc_p = (arc_c >> 1);
3483
3484         /* limit meta-data to 1/4 of the arc capacity */
3485         arc_meta_limit = arc_c_max / 4;
3486
3487         /* Allow the tunable to override if it is reasonable */
3488         if (zfs_arc_meta_limit > 0 && zfs_arc_meta_limit <= arc_c_max)
3489                 arc_meta_limit = zfs_arc_meta_limit;
3490
3491         if (arc_c_min < arc_meta_limit / 2 && zfs_arc_min == 0)
3492                 arc_c_min = arc_meta_limit / 2;
3493
3494         if (zfs_arc_grow_retry > 0)
3495                 arc_grow_retry = zfs_arc_grow_retry;
3496
3497         if (zfs_arc_shrink_shift > 0)
3498                 arc_shrink_shift = zfs_arc_shrink_shift;
3499
3500         if (zfs_arc_p_min_shift > 0)
3501                 arc_p_min_shift = zfs_arc_p_min_shift;
3502
3503         /* if kmem_flags are set, lets try to use less memory */
3504         if (kmem_debugging())
3505                 arc_c = arc_c / 2;
3506         if (arc_c < arc_c_min)
3507                 arc_c = arc_c_min;
3508
3509         arc_anon = &ARC_anon;
3510         arc_mru = &ARC_mru;
3511         arc_mru_ghost = &ARC_mru_ghost;
3512         arc_mfu = &ARC_mfu;
3513         arc_mfu_ghost = &ARC_mfu_ghost;
3514         arc_l2c_only = &ARC_l2c_only;
3515         arc_size = 0;
3516
3517         mutex_init(&arc_anon->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3518         mutex_init(&arc_mru->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3519         mutex_init(&arc_mru_ghost->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3520         mutex_init(&arc_mfu->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3521         mutex_init(&arc_mfu_ghost->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3522         mutex_init(&arc_l2c_only->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3523
3524         list_create(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3525             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3526         list_create(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3527             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3528         list_create(&arc_mru_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3529             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3530         list_create(&arc_mru_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3531             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3532         list_create(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3533             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3534         list_create(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3535             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3536         list_create(&arc_mfu_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3537             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3538         list_create(&arc_mfu_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3539             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3540         list_create(&arc_l2c_only->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3541             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3542         list_create(&arc_l2c_only->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3543             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3544
3545         buf_init();
3546
3547         arc_thread_exit = 0;
3548         arc_eviction_list = NULL;
3549         mutex_init(&arc_eviction_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3550         bzero(&arc_eviction_hdr, sizeof (arc_buf_hdr_t));
3551
3552         arc_ksp = kstat_create("zfs", 0, "arcstats", "misc", KSTAT_TYPE_NAMED,
3553             sizeof (arc_stats) / sizeof (kstat_named_t), KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
3554
3555         if (arc_ksp != NULL) {
3556                 arc_ksp->ks_data = &arc_stats;
3557                 kstat_install(arc_ksp);
3558         }
3559
3560         (void) thread_create(NULL, 0, arc_reclaim_thread, NULL, 0, &p0,
3561             TS_RUN, minclsyspri);
3562
3563         arc_dead = FALSE;
3564         arc_warm = B_FALSE;
3565
3566         if (zfs_write_limit_max == 0)
3567                 zfs_write_limit_max = ptob(physmem) >> zfs_write_limit_shift;
3568         else
3569                 zfs_write_limit_shift = 0;
3570         mutex_init(&zfs_write_limit_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3571 }
3572
3573 void
3574 arc_fini(void)
3575 {
3576         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
3577         arc_thread_exit = 1;
3578         while (arc_thread_exit != 0)
3579                 cv_wait(&arc_reclaim_thr_cv, &arc_reclaim_thr_lock);
3580         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
3581
3582         arc_flush(NULL);
3583
3584         arc_dead = TRUE;
3585
3586         if (arc_ksp != NULL) {
3587                 kstat_delete(arc_ksp);
3588                 arc_ksp = NULL;
3589         }
3590
3591         mutex_destroy(&arc_eviction_mtx);
3592         mutex_destroy(&arc_reclaim_thr_lock);
3593         cv_destroy(&arc_reclaim_thr_cv);
3594
3595         list_destroy(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA]);
3596         list_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA]);
3597         list_destroy(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA]);
3598         list_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA]);
3599         list_destroy(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_DATA]);
3600         list_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_DATA]);
3601         list_destroy(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_DATA]);
3602         list_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_DATA]);
3603
3604         mutex_destroy(&arc_anon->arcs_mtx);
3605         mutex_destroy(&arc_mru->arcs_mtx);
3606         mutex_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_mtx);
3607         mutex_destroy(&arc_mfu->arcs_mtx);
3608         mutex_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_mtx);
3609         mutex_destroy(&arc_l2c_only->arcs_mtx);
3610
3611         mutex_destroy(&zfs_write_limit_lock);
3612
3613         buf_fini();
3614
3615         ASSERT(arc_loaned_bytes == 0);
3616 }
3617
3618 /*
3619  * Level 2 ARC
3620  *
3621  * The level 2 ARC (L2ARC) is a cache layer in-between main memory and disk.
3622  * It uses dedicated storage devices to hold cached data, which are populated
3623  * using large infrequent writes.  The main role of this cache is to boost
3624  * the performance of random read workloads.  The intended L2ARC devices
3625  * include short-stroked disks, solid state disks, and other media with
3626  * substantially faster read latency than disk.
3627  *
3628  *                 +-----------------------+
3629  *                 |         ARC           |
3630  *                 +-----------------------+
3631  *                    |         ^     ^
3632  *                    |         |     |
3633  *      l2arc_feed_thread()    arc_read()
3634  *                    |         |     |
3635  *                    |  l2arc read   |
3636  *                    V         |     |
3637  *               +---------------+    |
3638  *               |     L2ARC     |    |
3639  *               +---------------+    |
3640  *                   |    ^           |
3641  *          l2arc_write() |           |
3642  *                   |    |           |
3643  *                   V    |           |
3644  *                 +-------+      +-------+
3645  *                 | vdev  |      | vdev  |
3646  *                 | cache |      | cache |
3647  *                 +-------+      +-------+
3648  *                 +=========+     .-----.
3649  *                 :  L2ARC  :    |-_____-|
3650  *                 : devices :    | Disks |
3651  *                 +=========+    `-_____-'
3652  *
3653  * Read requests are satisfied from the following sources, in order:
3654  *
3655  *      1) ARC
3656  *      2) vdev cache of L2ARC devices
3657  *      3) L2ARC devices
3658  *      4) vdev cache of disks
3659  *      5) disks
3660  *
3661  * Some L2ARC device types exhibit extremely slow write performance.
3662  * To accommodate for this there are some significant differences between
3663  * the L2ARC and traditional cache design:
3664  *
3665  * 1. There is no eviction path from the ARC to the L2ARC.  Evictions from
3666  * the ARC behave as usual, freeing buffers and placing headers on ghost
3667  * lists.  The ARC does not send buffers to the L2ARC during eviction as
3668  * this would add inflated write latencies for all ARC memory pressure.
3669  *
3670  * 2. The L2ARC attempts to cache data from the ARC before it is evicted.
3671  * It does this by periodically scanning buffers from the eviction-end of
3672  * the MFU and MRU ARC lists, copying them to the L2ARC devices if they are
3673  * not already there.  It scans until a headroom of buffers is satisfied,
3674  * which itself is a buffer for ARC eviction.  The thread that does this is
3675  * l2arc_feed_thread(), illustrated below; example sizes are included to
3676  * provide a better sense of ratio than this diagram:
3677  *
3678  *             head -->                        tail
3679  *              +---------------------+----------+
3680  *      ARC_mfu |:::::#:::::::::::::::|o#o###o###|-->.   # already on L2ARC
3681  *              +---------------------+----------+   |   o L2ARC eligible
3682  *      ARC_mru |:#:::::::::::::::::::|#o#ooo####|-->|   : ARC buffer
3683  *              +---------------------+----------+   |
3684  *                   15.9 Gbytes      ^ 32 Mbytes    |
3685  *                                 headroom          |
3686  *                                            l2arc_feed_thread()
3687  *                                                   |
3688  *                       l2arc write hand <--[oooo]--'
3689  *                               |           8 Mbyte
3690  *                               |          write max
3691  *                               V
3692  *                +==============================+
3693  *      L2ARC dev |####|#|###|###|    |####| ... |
3694  *                +==============================+
3695  *                           32 Gbytes
3696  *
3697  * 3. If an ARC buffer is copied to the L2ARC but then hit instead of
3698  * evicted, then the L2ARC has cached a buffer much sooner than it probably
3699  * needed to, potentially wasting L2ARC device bandwidth and storage.  It is
3700  * safe to say that this is an uncommon case, since buffers at the end of
3701  * the ARC lists have moved there due to inactivity.
3702  *
3703  * 4. If the ARC evicts faster than the L2ARC can maintain a headroom,
3704  * then the L2ARC simply misses copying some buffers.  This serves as a
3705  * pressure valve to prevent heavy read workloads from both stalling the ARC
3706  * with waits and clogging the L2ARC with writes.  This also helps prevent
3707  * the potential for the L2ARC to churn if it attempts to cache content too
3708  * quickly, such as during backups of the entire pool.
3709  *
3710  * 5. After system boot and before the ARC has filled main memory, there are
3711  * no evictions from the ARC and so the tails of the ARC_mfu and ARC_mru
3712  * lists can remain mostly static.  Instead of searching from tail of these
3713  * lists as pictured, the l2arc_feed_thread() will search from the list heads
3714  * for eligible buffers, greatly increasing its chance of finding them.
3715  *
3716  * The L2ARC device write speed is also boosted during this time so that
3717  * the L2ARC warms up faster.  Since there have been no ARC evictions yet,
3718  * there are no L2ARC reads, and no fear of degrading read performance
3719  * through increased writes.
3720  *
3721  * 6. Writes to the L2ARC devices are grouped and sent in-sequence, so that
3722  * the vdev queue can aggregate them into larger and fewer writes.  Each
3723  * device is written to in a rotor fashion, sweeping writes through
3724  * available space then repeating.
3725  *
3726  * 7. The L2ARC does not store dirty content.  It never needs to flush
3727  * write buffers back to disk based storage.
3728  *
3729  * 8. If an ARC buffer is written (and dirtied) which also exists in the
3730  * L2ARC, the now stale L2ARC buffer is immediately dropped.
3731  *
3732  * The performance of the L2ARC can be tweaked by a number of tunables, which
3733  * may be necessary for different workloads:
3734  *
3735  *      l2arc_write_max         max write bytes per interval
3736  *      l2arc_write_boost       extra write bytes during device warmup
3737  *      l2arc_noprefetch        skip caching prefetched buffers
3738  *      l2arc_headroom          number of max device writes to precache
3739  *      l2arc_feed_secs         seconds between L2ARC writing
3740  *
3741  * Tunables may be removed or added as future performance improvements are
3742  * integrated, and also may become zpool properties.
3743  *
3744  * There are three key functions that control how the L2ARC warms up:
3745  *
3746  *      l2arc_write_eligible()  check if a buffer is eligible to cache
3747  *      l2arc_write_size()      calculate how much to write
3748  *      l2arc_write_interval()  calculate sleep delay between writes
3749  *
3750  * These three functions determine what to write, how much, and how quickly
3751  * to send writes.
3752  */
3753
3754 static boolean_t
3755 l2arc_write_eligible(uint64_t spa_guid, arc_buf_hdr_t *ab)
3756 {
3757         /*
3758          * A buffer is *not* eligible for the L2ARC if it:
3759          * 1. belongs to a different spa.
3760          * 2. is already cached on the L2ARC.
3761          * 3. has an I/O in progress (it may be an incomplete read).
3762          * 4. is flagged not eligible (zfs property).
3763          */
3764         if (ab->b_spa != spa_guid || ab->b_l2hdr != NULL ||
3765             HDR_IO_IN_PROGRESS(ab) || !HDR_L2CACHE(ab))
3766                 return (B_FALSE);
3767
3768         return (B_TRUE);
3769 }
3770
3771 static uint64_t
3772 l2arc_write_size(l2arc_dev_t *dev)
3773 {
3774         uint64_t size;
3775
3776         size = dev->l2ad_write;
3777
3778         if (arc_warm == B_FALSE)
3779                 size += dev->l2ad_boost;
3780
3781         return (size);
3782
3783 }
3784
3785 static clock_t
3786 l2arc_write_interval(clock_t began, uint64_t wanted, uint64_t wrote)
3787 {
3788         clock_t interval, next, now;
3789
3790         /*
3791          * If the ARC lists are busy, increase our write rate; if the
3792          * lists are stale, idle back.  This is achieved by checking
3793          * how much we previously wrote - if it was more than half of
3794          * what we wanted, schedule the next write much sooner.
3795          */
3796         if (l2arc_feed_again && wrote > (wanted / 2))
3797                 interval = (hz * l2arc_feed_min_ms) / 1000;
3798         else
3799                 interval = hz * l2arc_feed_secs;
3800
3801         now = ddi_get_lbolt();
3802         next = MAX(now, MIN(now + interval, began + interval));
3803
3804         return (next);
3805 }
3806
3807 static void
3808 l2arc_hdr_stat_add(void)
3809 {
3810         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, HDR_SIZE + L2HDR_SIZE);
3811         ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, -HDR_SIZE);
3812 }
3813
3814 static void
3815 l2arc_hdr_stat_remove(void)
3816 {
3817         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, -(HDR_SIZE + L2HDR_SIZE));
3818         ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, HDR_SIZE);
3819 }
3820
3821 /*
3822  * Cycle through L2ARC devices.  This is how L2ARC load balances.
3823  * If a device is returned, this also returns holding the spa config lock.
3824  */
3825 static l2arc_dev_t *
3826 l2arc_dev_get_next(void)
3827 {
3828         l2arc_dev_t *first, *next = NULL;
3829
3830         /*
3831          * Lock out the removal of spas (spa_namespace_lock), then removal
3832          * of cache devices (l2arc_dev_mtx).  Once a device has been selected,
3833          * both locks will be dropped and a spa config lock held instead.
3834          */
3835         mutex_enter(&spa_namespace_lock);
3836         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
3837
3838         /* if there are no vdevs, there is nothing to do */
3839         if (l2arc_ndev == 0)
3840                 goto out;
3841
3842         first = NULL;
3843         next = l2arc_dev_last;
3844         do {
3845                 /* loop around the list looking for a non-faulted vdev */
3846                 if (next == NULL) {
3847                         next = list_head(l2arc_dev_list);
3848                 } else {
3849                         next = list_next(l2arc_dev_list, next);
3850                         if (next == NULL)
3851                                 next = list_head(l2arc_dev_list);
3852                 }
3853
3854                 /* if we have come back to the start, bail out */
3855                 if (first == NULL)
3856                         first = next;
3857                 else if (next == first)
3858                         break;
3859
3860         } while (vdev_is_dead(next->l2ad_vdev));
3861
3862         /* if we were unable to find any usable vdevs, return NULL */
3863         if (vdev_is_dead(next->l2ad_vdev))
3864                 next = NULL;
3865
3866         l2arc_dev_last = next;
3867
3868 out:
3869         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
3870
3871         /*
3872          * Grab the config lock to prevent the 'next' device from being
3873          * removed while we are writing to it.
3874          */
3875         if (next != NULL)
3876                 spa_config_enter(next->l2ad_spa, SCL_L2ARC, next, RW_READER);
3877         mutex_exit(&spa_namespace_lock);
3878
3879         return (next);
3880 }
3881
3882 /*
3883  * Free buffers that were tagged for destruction.
3884  */
3885 static void
3886 l2arc_do_free_on_write(void)
3887 {
3888         list_t *buflist;
3889         l2arc_data_free_t *df, *df_prev;
3890
3891         mutex_enter(&l2arc_free_on_write_mtx);
3892         buflist = l2arc_free_on_write;
3893
3894         for (df = list_tail(buflist); df; df = df_prev) {
3895                 df_prev = list_prev(buflist, df);
3896                 ASSERT(df->l2df_data != NULL);
3897                 ASSERT(df->l2df_func != NULL);
3898                 df->l2df_func(df->l2df_data, df->l2df_size);
3899                 list_remove(buflist, df);
3900                 kmem_free(df, sizeof (l2arc_data_free_t));
3901         }
3902
3903         mutex_exit(&l2arc_free_on_write_mtx);
3904 }
3905
3906 /*
3907  * A write to a cache device has completed.  Update all headers to allow
3908  * reads from these buffers to begin.
3909  */
3910 static void
3911 l2arc_write_done(zio_t *zio)
3912 {
3913         l2arc_write_callback_t *cb;
3914         l2arc_dev_t *dev;
3915         list_t *buflist;
3916         arc_buf_hdr_t *head, *ab, *ab_prev;
3917         l2arc_buf_hdr_t *abl2;
3918         kmutex_t *hash_lock;
3919
3920         cb = zio->io_private;
3921         ASSERT(cb != NULL);
3922         dev = cb->l2wcb_dev;
3923         ASSERT(dev != NULL);
3924         head = cb->l2wcb_head;
3925         ASSERT(head != NULL);
3926         buflist = dev->l2ad_buflist;
3927         ASSERT(buflist != NULL);
3928         DTRACE_PROBE2(l2arc__iodone, zio_t *, zio,
3929             l2arc_write_callback_t *, cb);
3930
3931         if (zio->io_error != 0)
3932                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_error);
3933
3934         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
3935
3936         /*
3937          * All writes completed, or an error was hit.
3938          */
3939         for (ab = list_prev(buflist, head); ab; ab = ab_prev) {
3940                 ab_prev = list_prev(buflist, ab);
3941
3942                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
3943                 if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
3944                         /*
3945                          * This buffer misses out.  It may be in a stage
3946                          * of eviction.  Its ARC_L2_WRITING flag will be
3947                          * left set, denying reads to this buffer.
3948                          */
3949                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_hdr_miss);
3950                         continue;
3951                 }
3952
3953                 if (zio->io_error != 0) {
3954                         /*
3955                          * Error - drop L2ARC entry.
3956                          */
3957                         list_remove(buflist, ab);
3958                         abl2 = ab->b_l2hdr;
3959                         ab->b_l2hdr = NULL;
3960                         kmem_free(abl2, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
3961                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -ab->b_size);
3962                 }
3963
3964                 /*
3965                  * Allow ARC to begin reads to this L2ARC entry.
3966                  */
3967                 ab->b_flags &= ~ARC_L2_WRITING;
3968
3969                 mutex_exit(hash_lock);
3970         }
3971
3972         atomic_inc_64(&l2arc_writes_done);
3973         list_remove(buflist, head);
3974         kmem_cache_free(hdr_cache, head);
3975         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
3976
3977         l2arc_do_free_on_write();
3978
3979         kmem_free(cb, sizeof (l2arc_write_callback_t));
3980 }
3981
3982 /*
3983  * A read to a cache device completed.  Validate buffer contents before
3984  * handing over to the regular ARC routines.
3985  */
3986 static void
3987 l2arc_read_done(zio_t *zio)
3988 {
3989         l2arc_read_callback_t *cb;
3990         arc_buf_hdr_t *hdr;
3991         arc_buf_t *buf;
3992         kmutex_t *hash_lock;
3993         int equal;
3994
3995         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3996         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE);
3997
3998         spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_L2ARC, zio->io_vd);
3999
4000         cb = zio->io_private;
4001         ASSERT(cb != NULL);
4002         buf = cb->l2rcb_buf;
4003         ASSERT(buf != NULL);
4004
4005         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
4006         mutex_enter(hash_lock);
4007         hdr = buf->b_hdr;
4008         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
4009
4010         /*
4011          * Check this survived the L2ARC journey.
4012          */
4013         equal = arc_cksum_equal(buf);
4014         if (equal && zio->io_error == 0 && !HDR_L2_EVICTED(hdr)) {
4015                 mutex_exit(hash_lock);
4016                 zio->io_private = buf;
4017                 zio->io_bp_copy = cb->l2rcb_bp; /* XXX fix in L2ARC 2.0 */
4018                 zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* XXX fix in L2ARC 2.0 */
4019                 arc_read_done(zio);
4020         } else {
4021                 mutex_exit(hash_lock);
4022                 /*
4023                  * Buffer didn't survive caching.  Increment stats and
4024                  * reissue to the original storage device.
4025                  */
4026                 if (zio->io_error != 0) {
4027                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_io_error);
4028                 } else {
4029                         zio->io_error = EIO;
4030                 }
4031                 if (!equal)
4032                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_cksum_bad);
4033
4034                 /*
4035                  * If there's no waiter, issue an async i/o to the primary
4036                  * storage now.  If there *is* a waiter, the caller must
4037                  * issue the i/o in a context where it's OK to block.
4038                  */
4039                 if (zio->io_waiter == NULL) {
4040                         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
4041
4042                         ASSERT(!pio || pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4043
4044                         zio_nowait(zio_read(pio, cb->l2rcb_spa, &cb->l2rcb_bp,
4045                             buf->b_data, zio->io_size, arc_read_done, buf,
4046                             zio->io_priority, cb->l2rcb_flags, &cb->l2rcb_zb));
4047                 }
4048         }
4049
4050         kmem_free(cb, sizeof (l2arc_read_callback_t));
4051 }
4052
4053 /*
4054  * This is the list priority from which the L2ARC will search for pages to
4055  * cache.  This is used within loops (0..3) to cycle through lists in the
4056  * desired order.  This order can have a significant effect on cache
4057  * performance.
4058  *
4059  * Currently the metadata lists are hit first, MFU then MRU, followed by
4060  * the data lists.  This function returns a locked list, and also returns
4061  * the lock pointer.
4062  */
4063 static list_t *
4064 l2arc_list_locked(int list_num, kmutex_t **lock)
4065 {
4066         list_t *list;
4067
4068         ASSERT(list_num >= 0 && list_num <= 3);
4069
4070         switch (list_num) {
4071         case 0:
4072                 list = &arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA];
4073                 *lock = &arc_mfu->arcs_mtx;
4074                 break;
4075         case 1:
4076                 list = &arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA];
4077                 *lock = &arc_mru->arcs_mtx;
4078                 break;
4079         case 2:
4080                 list = &arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_DATA];
4081                 *lock = &arc_mfu->arcs_mtx;
4082                 break;
4083         case 3:
4084                 list = &arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_DATA];
4085                 *lock = &arc_mru->arcs_mtx;
4086                 break;
4087         }
4088
4089         ASSERT(!(MUTEX_HELD(*lock)));
4090         mutex_enter(*lock);
4091         return (list);
4092 }
4093
4094 /*
4095  * Evict buffers from the device write hand to the distance specified in
4096  * bytes.  This distance may span populated buffers, it may span nothing.
4097  * This is clearing a region on the L2ARC device ready for writing.
4098  * If the 'all' boolean is set, every buffer is evicted.
4099  */
4100 static void
4101 l2arc_evict(l2arc_dev_t *dev, uint64_t distance, boolean_t all)
4102 {
4103         list_t *buflist;
4104         l2arc_buf_hdr_t *abl2;
4105         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev;
4106         kmutex_t *hash_lock;
4107         uint64_t taddr;
4108
4109         buflist = dev->l2ad_buflist;
4110
4111         if (buflist == NULL)
4112                 return;
4113
4114         if (!all && dev->l2ad_first) {
4115                 /*
4116                  * This is the first sweep through the device.  There is
4117                  * nothing to evict.
4118                  */
4119                 return;
4120         }
4121
4122         if (dev->l2ad_hand >= (dev->l2ad_end - (2 * distance))) {
4123                 /*
4124                  * When nearing the end of the device, evict to the end
4125                  * before the device write hand jumps to the start.
4126                  */
4127                 taddr = dev->l2ad_end;
4128         } else {
4129                 taddr = dev->l2ad_hand + distance;
4130         }
4131         DTRACE_PROBE4(l2arc__evict, l2arc_dev_t *, dev, list_t *, buflist,
4132             uint64_t, taddr, boolean_t, all);
4133
4134 top:
4135         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4136         for (ab = list_tail(buflist); ab; ab = ab_prev) {
4137                 ab_prev = list_prev(buflist, ab);
4138
4139                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4140                 if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
4141                         /*
4142                          * Missed the hash lock.  Retry.
4143                          */
4144                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_evict_lock_retry);
4145                         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4146                         mutex_enter(hash_lock);
4147                         mutex_exit(hash_lock);
4148                         goto top;
4149                 }
4150
4151                 if (HDR_L2_WRITE_HEAD(ab)) {
4152                         /*
4153                          * We hit a write head node.  Leave it for
4154                          * l2arc_write_done().
4155                          */
4156                         list_remove(buflist, ab);
4157                         mutex_exit(hash_lock);
4158                         continue;
4159                 }
4160
4161                 if (!all && ab->b_l2hdr != NULL &&
4162                     (ab->b_l2hdr->b_daddr > taddr ||
4163                     ab->b_l2hdr->b_daddr < dev->l2ad_hand)) {
4164                         /*
4165                          * We've evicted to the target address,
4166                          * or the end of the device.
4167                          */
4168                         mutex_exit(hash_lock);
4169                         break;
4170                 }
4171
4172                 if (HDR_FREE_IN_PROGRESS(ab)) {
4173                         /*
4174                          * Already on the path to destruction.
4175                          */
4176                         mutex_exit(hash_lock);
4177                         continue;
4178                 }
4179
4180                 if (ab->b_state == arc_l2c_only) {
4181                         ASSERT(!HDR_L2_READING(ab));
4182                         /*
4183                          * This doesn't exist in the ARC.  Destroy.
4184                          * arc_hdr_destroy() will call list_remove()
4185                          * and decrement arcstat_l2_size.
4186                          */
4187                         arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
4188                         arc_hdr_destroy(ab);
4189                 } else {
4190                         /*
4191                          * Invalidate issued or about to be issued
4192                          * reads, since we may be about to write
4193                          * over this location.
4194                          */
4195                         if (HDR_L2_READING(ab)) {
4196                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_evict_reading);
4197                                 ab->b_flags |= ARC_L2_EVICTED;
4198                         }
4199
4200                         /*
4201                          * Tell ARC this no longer exists in L2ARC.
4202                          */
4203                         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
4204                                 abl2 = ab->b_l2hdr;
4205                                 ab->b_l2hdr = NULL;
4206                                 kmem_free(abl2, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
4207                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -ab->b_size);
4208                         }
4209                         list_remove(buflist, ab);
4210
4211                         /*
4212                          * This may have been leftover after a
4213                          * failed write.
4214                          */
4215                         ab->b_flags &= ~ARC_L2_WRITING;
4216                 }
4217                 mutex_exit(hash_lock);
4218         }
4219         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4220
4221         vdev_space_update(dev->l2ad_vdev, -(taddr - dev->l2ad_evict), 0, 0);
4222         dev->l2ad_evict = taddr;
4223 }
4224
4225 /*
4226  * Find and write ARC buffers to the L2ARC device.
4227  *
4228  * An ARC_L2_WRITING flag is set so that the L2ARC buffers are not valid
4229  * for reading until they have completed writing.
4230  */
4231 static uint64_t
4232 l2arc_write_buffers(spa_t *spa, l2arc_dev_t *dev, uint64_t target_sz)
4233 {
4234         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev, *head;
4235         l2arc_buf_hdr_t *hdrl2;
4236         list_t *list;
4237         uint64_t passed_sz, write_sz, buf_sz, headroom;
4238         void *buf_data;
4239         kmutex_t *hash_lock, *list_lock;
4240         boolean_t have_lock, full;
4241         l2arc_write_callback_t *cb;
4242         zio_t *pio, *wzio;
4243         uint64_t guid = spa_guid(spa);
4244         int try;
4245
4246         ASSERT(dev->l2ad_vdev != NULL);
4247
4248         pio = NULL;
4249         write_sz = 0;
4250         full = B_FALSE;
4251         head = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
4252         head->b_flags |= ARC_L2_WRITE_HEAD;
4253
4254         /*
4255          * Copy buffers for L2ARC writing.
4256          */
4257         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4258         for (try = 0; try <= 3; try++) {
4259                 list = l2arc_list_locked(try, &list_lock);
4260                 passed_sz = 0;
4261
4262                 /*
4263                  * L2ARC fast warmup.
4264                  *
4265                  * Until the ARC is warm and starts to evict, read from the
4266                  * head of the ARC lists rather than the tail.
4267                  */
4268                 headroom = target_sz * l2arc_headroom;
4269                 if (arc_warm == B_FALSE)
4270                         ab = list_head(list);
4271                 else
4272                         ab = list_tail(list);
4273
4274                 for (; ab; ab = ab_prev) {
4275                         if (arc_warm == B_FALSE)
4276                                 ab_prev = list_next(list, ab);
4277                         else
4278                                 ab_prev = list_prev(list, ab);
4279
4280                         hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4281                         have_lock = MUTEX_HELD(hash_lock);
4282                         if (!have_lock && !mutex_tryenter(hash_lock)) {
4283                                 /*
4284                                  * Skip this buffer rather than waiting.
4285                                  */
4286                                 continue;
4287                         }
4288
4289                         passed_sz += ab->b_size;
4290                         if (passed_sz > headroom) {
4291                                 /*
4292                                  * Searched too far.
4293                                  */
4294                                 mutex_exit(hash_lock);
4295                                 break;
4296                         }
4297
4298                         if (!l2arc_write_eligible(guid, ab)) {
4299                                 mutex_exit(hash_lock);
4300                                 continue;
4301                         }
4302
4303                         if ((write_sz + ab->b_size) > target_sz) {
4304                                 full = B_TRUE;
4305                                 mutex_exit(hash_lock);
4306                                 break;
4307                         }
4308
4309                         if (pio == NULL) {
4310                                 /*
4311                                  * Insert a dummy header on the buflist so
4312                                  * l2arc_write_done() can find where the
4313                                  * write buffers begin without searching.
4314                                  */
4315                                 list_insert_head(dev->l2ad_buflist, head);
4316
4317                                 cb = kmem_alloc(
4318                                     sizeof (l2arc_write_callback_t), KM_SLEEP);
4319                                 cb->l2wcb_dev = dev;
4320                                 cb->l2wcb_head = head;
4321                                 pio = zio_root(spa, l2arc_write_done, cb,
4322                                     ZIO_FLAG_CANFAIL);
4323                         }
4324
4325                         /*
4326                          * Create and add a new L2ARC header.
4327                          */
4328                         hdrl2 = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_buf_hdr_t), KM_SLEEP);
4329                         hdrl2->b_dev = dev;
4330                         hdrl2->b_daddr = dev->l2ad_hand;
4331
4332                         ab->b_flags |= ARC_L2_WRITING;
4333                         ab->b_l2hdr = hdrl2;
4334                         list_insert_head(dev->l2ad_buflist, ab);
4335                         buf_data = ab->b_buf->b_data;
4336                         buf_sz = ab->b_size;
4337
4338                         /*
4339                          * Compute and store the buffer cksum before
4340                          * writing.  On debug the cksum is verified first.
4341                          */
4342                         arc_cksum_verify(ab->b_buf);
4343                         arc_cksum_compute(ab->b_buf, B_TRUE);
4344
4345                         mutex_exit(hash_lock);
4346
4347                         wzio = zio_write_phys(pio, dev->l2ad_vdev,
4348                             dev->l2ad_hand, buf_sz, buf_data, ZIO_CHECKSUM_OFF,
4349                             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE,
4350                             ZIO_FLAG_CANFAIL, B_FALSE);
4351
4352                         DTRACE_PROBE2(l2arc__write, vdev_t *, dev->l2ad_vdev,
4353                             zio_t *, wzio);
4354                         (void) zio_nowait(wzio);
4355
4356                         /*
4357                          * Keep the clock hand suitably device-aligned.
4358                          */
4359                         buf_sz = vdev_psize_to_asize(dev->l2ad_vdev, buf_sz);
4360
4361                         write_sz += buf_sz;
4362                         dev->l2ad_hand += buf_sz;
4363                 }
4364
4365                 mutex_exit(list_lock);
4366
4367                 if (full == B_TRUE)
4368                         break;
4369         }
4370         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4371
4372         if (pio == NULL) {
4373                 ASSERT3U(write_sz, ==, 0);
4374                 kmem_cache_free(hdr_cache, head);
4375                 return (0);
4376         }
4377
4378         ASSERT3U(write_sz, <=, target_sz);
4379         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_sent);
4380         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_write_bytes, write_sz);
4381         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, write_sz);
4382         vdev_space_update(dev->l2ad_vdev, write_sz, 0, 0);
4383
4384         /*
4385          * Bump device hand to the device start if it is approaching the end.
4386          * l2arc_evict() will already have evicted ahead for this case.
4387          */
4388         if (dev->l2ad_hand >= (dev->l2ad_end - target_sz)) {
4389                 vdev_space_update(dev->l2ad_vdev,
4390                     dev->l2ad_end - dev->l2ad_hand, 0, 0);
4391                 dev->l2ad_hand = dev->l2ad_start;
4392                 dev->l2ad_evict = dev->l2ad_start;
4393                 dev->l2ad_first = B_FALSE;
4394         }
4395
4396         dev->l2ad_writing = B_TRUE;
4397         (void) zio_wait(pio);
4398         dev->l2ad_writing = B_FALSE;
4399
4400         return (write_sz);
4401 }
4402
4403 /*
4404  * This thread feeds the L2ARC at regular intervals.  This is the beating
4405  * heart of the L2ARC.
4406  */
4407 static void
4408 l2arc_feed_thread(void)
4409 {
4410         callb_cpr_t cpr;
4411         l2arc_dev_t *dev;
4412         spa_t *spa;
4413         uint64_t size, wrote;
4414         clock_t begin, next = ddi_get_lbolt();
4415
4416         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &l2arc_feed_thr_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
4417
4418         mutex_enter(&l2arc_feed_thr_lock);
4419
4420         while (l2arc_thread_exit == 0) {
4421                 CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
4422                 (void) cv_timedwait(&l2arc_feed_thr_cv, &l2arc_feed_thr_lock,
4423                     next);
4424                 CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &l2arc_feed_thr_lock);
4425                 next = ddi_get_lbolt() + hz;
4426
4427                 /*
4428                  * Quick check for L2ARC devices.
4429                  */
4430                 mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4431                 if (l2arc_ndev == 0) {
4432                         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4433                         continue;
4434                 }
4435                 mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4436                 begin = ddi_get_lbolt();
4437
4438                 /*
4439                  * This selects the next l2arc device to write to, and in
4440                  * doing so the next spa to feed from: dev->l2ad_spa.   This
4441                  * will return NULL if there are now no l2arc devices or if
4442                  * they are all faulted.
4443                  *
4444                  * If a device is returned, its spa's config lock is also
4445                  * held to prevent device removal.  l2arc_dev_get_next()
4446                  * will grab and release l2arc_dev_mtx.
4447                  */
4448                 if ((dev = l2arc_dev_get_next()) == NULL)
4449                         continue;
4450
4451                 spa = dev->l2ad_spa;
4452                 ASSERT(spa != NULL);
4453
4454                 /*
4455                  * If the pool is read-only then force the feed thread to
4456                  * sleep a little longer.
4457                  */
4458                 if (!spa_writeable(spa)) {
4459                         next = ddi_get_lbolt() + 5 * l2arc_feed_secs * hz;
4460                         spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
4461                         continue;
4462                 }
4463
4464                 /*
4465                  * Avoid contributing to memory pressure.
4466                  */
4467                 if (arc_reclaim_needed()) {
4468                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_abort_lowmem);
4469                         spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
4470                         continue;
4471                 }
4472
4473                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_feeds);
4474
4475                 size = l2arc_write_size(dev);
4476
4477                 /*
4478                  * Evict L2ARC buffers that will be overwritten.
4479                  */
4480                 l2arc_evict(dev, size, B_FALSE);
4481
4482                 /*
4483                  * Write ARC buffers.
4484                  */
4485                 wrote = l2arc_write_buffers(spa, dev, size);
4486
4487                 /*
4488                  * Calculate interval between writes.
4489                  */
4490                 next = l2arc_write_interval(begin, size, wrote);
4491                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
4492         }
4493
4494         l2arc_thread_exit = 0;
4495         cv_broadcast(&l2arc_feed_thr_cv);
4496         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);           /* drops l2arc_feed_thr_lock */
4497         thread_exit();
4498 }
4499
4500 boolean_t
4501 l2arc_vdev_present(vdev_t *vd)
4502 {
4503         l2arc_dev_t *dev;
4504
4505         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4506         for (dev = list_head(l2arc_dev_list); dev != NULL;
4507             dev = list_next(l2arc_dev_list, dev)) {
4508                 if (dev->l2ad_vdev == vd)
4509                         break;
4510         }
4511         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4512
4513         return (dev != NULL);
4514 }
4515
4516 /*
4517  * Add a vdev for use by the L2ARC.  By this point the spa has already
4518  * validated the vdev and opened it.
4519  */
4520 void
4521 l2arc_add_vdev(spa_t *spa, vdev_t *vd)
4522 {
4523         l2arc_dev_t *adddev;
4524
4525         ASSERT(!l2arc_vdev_present(vd));
4526
4527         /*
4528          * Create a new l2arc device entry.
4529          */
4530         adddev = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_dev_t), KM_SLEEP);
4531         adddev->l2ad_spa = spa;
4532         adddev->l2ad_vdev = vd;
4533         adddev->l2ad_write = l2arc_write_max;
4534         adddev->l2ad_boost = l2arc_write_boost;
4535         adddev->l2ad_start = VDEV_LABEL_START_SIZE;
4536         adddev->l2ad_end = VDEV_LABEL_START_SIZE + vdev_get_min_asize(vd);
4537         adddev->l2ad_hand = adddev->l2ad_start;
4538         adddev->l2ad_evict = adddev->l2ad_start;
4539         adddev->l2ad_first = B_TRUE;
4540         adddev->l2ad_writing = B_FALSE;
4541         ASSERT3U(adddev->l2ad_write, >, 0);
4542
4543         /*
4544          * This is a list of all ARC buffers that are still valid on the
4545          * device.
4546          */
4547         adddev->l2ad_buflist = kmem_zalloc(sizeof (list_t), KM_SLEEP);
4548         list_create(adddev->l2ad_buflist, sizeof (arc_buf_hdr_t),
4549             offsetof(arc_buf_hdr_t, b_l2node));
4550
4551         vdev_space_update(vd, 0, 0, adddev->l2ad_end - adddev->l2ad_hand);
4552
4553         /*
4554          * Add device to global list
4555          */
4556         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4557         list_insert_head(l2arc_dev_list, adddev);
4558         atomic_inc_64(&l2arc_ndev);
4559         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4560 }
4561
4562 /*
4563  * Remove a vdev from the L2ARC.
4564  */
4565 void
4566 l2arc_remove_vdev(vdev_t *vd)
4567 {
4568         l2arc_dev_t *dev, *nextdev, *remdev = NULL;
4569
4570         /*
4571          * Find the device by vdev
4572          */
4573         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4574         for (dev = list_head(l2arc_dev_list); dev; dev = nextdev) {
4575                 nextdev = list_next(l2arc_dev_list, dev);
4576                 if (vd == dev->l2ad_vdev) {
4577                         remdev = dev;
4578                         break;
4579                 }
4580         }
4581         ASSERT(remdev != NULL);
4582
4583         /*
4584          * Remove device from global list
4585          */
4586         list_remove(l2arc_dev_list, remdev);
4587         l2arc_dev_last = NULL;          /* may have been invalidated */
4588         atomic_dec_64(&l2arc_ndev);
4589         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4590
4591         /*
4592          * Clear all buflists and ARC references.  L2ARC device flush.
4593          */
4594         l2arc_evict(remdev, 0, B_TRUE);
4595         list_destroy(remdev->l2ad_buflist);
4596         kmem_free(remdev->l2ad_buflist, sizeof (list_t));
4597         kmem_free(remdev, sizeof (l2arc_dev_t));
4598 }
4599
4600 void
4601 l2arc_init(void)
4602 {
4603         l2arc_thread_exit = 0;
4604         l2arc_ndev = 0;
4605         l2arc_writes_sent = 0;
4606         l2arc_writes_done = 0;
4607
4608         mutex_init(&l2arc_feed_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4609         cv_init(&l2arc_feed_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
4610         mutex_init(&l2arc_dev_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4611         mutex_init(&l2arc_buflist_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4612         mutex_init(&l2arc_free_on_write_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4613
4614         l2arc_dev_list = &L2ARC_dev_list;
4615         l2arc_free_on_write = &L2ARC_free_on_write;
4616         list_create(l2arc_dev_list, sizeof (l2arc_dev_t),
4617             offsetof(l2arc_dev_t, l2ad_node));
4618         list_create(l2arc_free_on_write, sizeof (l2arc_data_free_t),
4619             offsetof(l2arc_data_free_t, l2df_list_node));
4620 }
4621
4622 void
4623 l2arc_fini(void)
4624 {
4625         /*
4626          * This is called from dmu_fini(), which is called from spa_fini();
4627          * Because of this, we can assume that all l2arc devices have
4628          * already been removed when the pools themselves were removed.
4629          */
4630
4631         l2arc_do_free_on_write();
4632
4633         mutex_destroy(&l2arc_feed_thr_lock);
4634         cv_destroy(&l2arc_feed_thr_cv);
4635         mutex_destroy(&l2arc_dev_mtx);
4636         mutex_destroy(&l2arc_buflist_mtx);
4637         mutex_destroy(&l2arc_free_on_write_mtx);
4638
4639         list_destroy(l2arc_dev_list);
4640         list_destroy(l2arc_free_on_write);
4641 }
4642
4643 void
4644 l2arc_start(void)
4645 {
4646         if (!(spa_mode_global & FWRITE))
4647                 return;
4648
4649         (void) thread_create(NULL, 0, l2arc_feed_thread, NULL, 0, &p0,
4650             TS_RUN, minclsyspri);
4651 }
4652
4653 void
4654 l2arc_stop(void)
4655 {
4656         if (!(spa_mode_global & FWRITE))
4657                 return;
4658
4659         mutex_enter(&l2arc_feed_thr_lock);
4660         cv_signal(&l2arc_feed_thr_cv);  /* kick thread out of startup */
4661         l2arc_thread_exit = 1;
4662         while (l2arc_thread_exit != 0)
4663                 cv_wait(&l2arc_feed_thr_cv, &l2arc_feed_thr_lock);
4664         mutex_exit(&l2arc_feed_thr_lock);
4665 }