Rebase master to b108
[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 2009 Sun Microsystems, Inc.  All rights reserved.
23  * Use is subject to license terms.
24  */
25
26 /*
27  * DVA-based Adjustable Replacement Cache
28  *
29  * While much of the theory of operation used here is
30  * based on the self-tuning, low overhead replacement cache
31  * presented by Megiddo and Modha at FAST 2003, there are some
32  * significant differences:
33  *
34  * 1. The Megiddo and Modha model assumes any page is evictable.
35  * Pages in its cache cannot be "locked" into memory.  This makes
36  * the eviction algorithm simple: evict the last page in the list.
37  * This also make the performance characteristics easy to reason
38  * about.  Our cache is not so simple.  At any given moment, some
39  * subset of the blocks in the cache are un-evictable because we
40  * have handed out a reference to them.  Blocks are only evictable
41  * when there are no external references active.  This makes
42  * eviction far more problematic:  we choose to evict the evictable
43  * blocks that are the "lowest" in the list.
44  *
45  * There are times when it is not possible to evict the requested
46  * space.  In these circumstances we are unable to adjust the cache
47  * size.  To prevent the cache growing unbounded at these times we
48  * implement a "cache throttle" that slows the flow of new data
49  * into the cache until we can make space available.
50  *
51  * 2. The Megiddo and Modha model assumes a fixed cache size.
52  * Pages are evicted when the cache is full and there is a cache
53  * miss.  Our model has a variable sized cache.  It grows with
54  * high use, but also tries to react to memory pressure from the
55  * operating system: decreasing its size when system memory is
56  * tight.
57  *
58  * 3. The Megiddo and Modha model assumes a fixed page size. All
59  * elements of the cache are therefor exactly the same size.  So
60  * when adjusting the cache size following a cache miss, its simply
61  * a matter of choosing a single page to evict.  In our model, we
62  * have variable sized cache blocks (rangeing from 512 bytes to
63  * 128K bytes).  We therefor choose a set of blocks to evict to make
64  * space for a cache miss that approximates as closely as possible
65  * the space used by the new block.
66  *
67  * See also:  "ARC: A Self-Tuning, Low Overhead Replacement Cache"
68  * by N. Megiddo & D. Modha, FAST 2003
69  */
70
71 /*
72  * The locking model:
73  *
74  * A new reference to a cache buffer can be obtained in two
75  * ways: 1) via a hash table lookup using the DVA as a key,
76  * or 2) via one of the ARC lists.  The arc_read() interface
77  * uses method 1, while the internal arc algorithms for
78  * adjusting the cache use method 2.  We therefor provide two
79  * types of locks: 1) the hash table lock array, and 2) the
80  * arc list locks.
81  *
82  * Buffers do not have their own mutexs, rather they rely on the
83  * hash table mutexs for the bulk of their protection (i.e. most
84  * fields in the arc_buf_hdr_t are protected by these mutexs).
85  *
86  * buf_hash_find() returns the appropriate mutex (held) when it
87  * locates the requested buffer in the hash table.  It returns
88  * NULL for the mutex if the buffer was not in the table.
89  *
90  * buf_hash_remove() expects the appropriate hash mutex to be
91  * already held before it is invoked.
92  *
93  * Each arc state also has a mutex which is used to protect the
94  * buffer list associated with the state.  When attempting to
95  * obtain a hash table lock while holding an arc list lock you
96  * must use: mutex_tryenter() to avoid deadlock.  Also note that
97  * the active state mutex must be held before the ghost state mutex.
98  *
99  * Arc buffers may have an associated eviction callback function.
100  * This function will be invoked prior to removing the buffer (e.g.
101  * in arc_do_user_evicts()).  Note however that the data associated
102  * with the buffer may be evicted prior to the callback.  The callback
103  * must be made with *no locks held* (to prevent deadlock).  Additionally,
104  * the users of callbacks must ensure that their private data is
105  * protected from simultaneous callbacks from arc_buf_evict()
106  * and arc_do_user_evicts().
107  *
108  * Note that the majority of the performance stats are manipulated
109  * with atomic operations.
110  *
111  * The L2ARC uses the l2arc_buflist_mtx global mutex for the following:
112  *
113  *      - L2ARC buflist creation
114  *      - L2ARC buflist eviction
115  *      - L2ARC write completion, which walks L2ARC buflists
116  *      - ARC header destruction, as it removes from L2ARC buflists
117  *      - ARC header release, as it removes from L2ARC buflists
118  */
119
120 #include <sys/spa.h>
121 #include <sys/zio.h>
122 #include <sys/zio_checksum.h>
123 #include <sys/zfs_context.h>
124 #include <sys/arc.h>
125 #include <sys/refcount.h>
126 #include <sys/vdev.h>
127 #ifdef _KERNEL
128 #include <sys/vmsystm.h>
129 #include <vm/anon.h>
130 #include <sys/fs/swapnode.h>
131 #include <sys/dnlc.h>
132 #endif
133 #include <sys/callb.h>
134 #include <sys/kstat.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_mdcomp_disable = 0;
181 int zfs_arc_grow_retry = 0;
182 int zfs_arc_shrink_shift = 0;
183 int zfs_arc_p_min_shift = 0;
184
185 /*
186  * Note that buffers can be in one of 6 states:
187  *      ARC_anon        - anonymous (discussed below)
188  *      ARC_mru         - recently used, currently cached
189  *      ARC_mru_ghost   - recentely used, no longer in cache
190  *      ARC_mfu         - frequently used, currently cached
191  *      ARC_mfu_ghost   - frequently used, no longer in cache
192  *      ARC_l2c_only    - exists in L2ARC but not other states
193  * When there are no active references to the buffer, they are
194  * are linked onto a list in one of these arc states.  These are
195  * the only buffers that can be evicted or deleted.  Within each
196  * state there are multiple lists, one for meta-data and one for
197  * non-meta-data.  Meta-data (indirect blocks, blocks of dnodes,
198  * etc.) is tracked separately so that it can be managed more
199  * explicitly: favored over data, limited explicitly.
200  *
201  * Anonymous buffers are buffers that are not associated with
202  * a DVA.  These are buffers that hold dirty block copies
203  * before they are written to stable storage.  By definition,
204  * they are "ref'd" and are considered part of arc_mru
205  * that cannot be freed.  Generally, they will aquire a DVA
206  * as they are written and migrate onto the arc_mru list.
207  *
208  * The ARC_l2c_only state is for buffers that are in the second
209  * level ARC but no longer in any of the ARC_m* lists.  The second
210  * level ARC itself may also contain buffers that are in any of
211  * the ARC_m* states - meaning that a buffer can exist in two
212  * places.  The reason for the ARC_l2c_only state is to keep the
213  * buffer header in the hash table, so that reads that hit the
214  * second level ARC benefit from these fast lookups.
215  */
216
217 typedef struct arc_state {
218         list_t  arcs_list[ARC_BUFC_NUMTYPES];   /* list of evictable buffers */
219         uint64_t arcs_lsize[ARC_BUFC_NUMTYPES]; /* amount of evictable data */
220         uint64_t arcs_size;     /* total amount of data in this state */
221         kmutex_t arcs_mtx;
222 } arc_state_t;
223
224 /* The 6 states: */
225 static arc_state_t ARC_anon;
226 static arc_state_t ARC_mru;
227 static arc_state_t ARC_mru_ghost;
228 static arc_state_t ARC_mfu;
229 static arc_state_t ARC_mfu_ghost;
230 static arc_state_t ARC_l2c_only;
231
232 typedef struct arc_stats {
233         kstat_named_t arcstat_hits;
234         kstat_named_t arcstat_misses;
235         kstat_named_t arcstat_demand_data_hits;
236         kstat_named_t arcstat_demand_data_misses;
237         kstat_named_t arcstat_demand_metadata_hits;
238         kstat_named_t arcstat_demand_metadata_misses;
239         kstat_named_t arcstat_prefetch_data_hits;
240         kstat_named_t arcstat_prefetch_data_misses;
241         kstat_named_t arcstat_prefetch_metadata_hits;
242         kstat_named_t arcstat_prefetch_metadata_misses;
243         kstat_named_t arcstat_mru_hits;
244         kstat_named_t arcstat_mru_ghost_hits;
245         kstat_named_t arcstat_mfu_hits;
246         kstat_named_t arcstat_mfu_ghost_hits;
247         kstat_named_t arcstat_deleted;
248         kstat_named_t arcstat_recycle_miss;
249         kstat_named_t arcstat_mutex_miss;
250         kstat_named_t arcstat_evict_skip;
251         kstat_named_t arcstat_hash_elements;
252         kstat_named_t arcstat_hash_elements_max;
253         kstat_named_t arcstat_hash_collisions;
254         kstat_named_t arcstat_hash_chains;
255         kstat_named_t arcstat_hash_chain_max;
256         kstat_named_t arcstat_p;
257         kstat_named_t arcstat_c;
258         kstat_named_t arcstat_c_min;
259         kstat_named_t arcstat_c_max;
260         kstat_named_t arcstat_size;
261         kstat_named_t arcstat_hdr_size;
262         kstat_named_t arcstat_data_size;
263         kstat_named_t arcstat_other_size;
264         kstat_named_t arcstat_l2_hits;
265         kstat_named_t arcstat_l2_misses;
266         kstat_named_t arcstat_l2_feeds;
267         kstat_named_t arcstat_l2_rw_clash;
268         kstat_named_t arcstat_l2_read_bytes;
269         kstat_named_t arcstat_l2_write_bytes;
270         kstat_named_t arcstat_l2_writes_sent;
271         kstat_named_t arcstat_l2_writes_done;
272         kstat_named_t arcstat_l2_writes_error;
273         kstat_named_t arcstat_l2_writes_hdr_miss;
274         kstat_named_t arcstat_l2_evict_lock_retry;
275         kstat_named_t arcstat_l2_evict_reading;
276         kstat_named_t arcstat_l2_free_on_write;
277         kstat_named_t arcstat_l2_abort_lowmem;
278         kstat_named_t arcstat_l2_cksum_bad;
279         kstat_named_t arcstat_l2_io_error;
280         kstat_named_t arcstat_l2_size;
281         kstat_named_t arcstat_l2_hdr_size;
282         kstat_named_t arcstat_memory_throttle_count;
283 } arc_stats_t;
284
285 static arc_stats_t arc_stats = {
286         { "hits",                       KSTAT_DATA_UINT64 },
287         { "misses",                     KSTAT_DATA_UINT64 },
288         { "demand_data_hits",           KSTAT_DATA_UINT64 },
289         { "demand_data_misses",         KSTAT_DATA_UINT64 },
290         { "demand_metadata_hits",       KSTAT_DATA_UINT64 },
291         { "demand_metadata_misses",     KSTAT_DATA_UINT64 },
292         { "prefetch_data_hits",         KSTAT_DATA_UINT64 },
293         { "prefetch_data_misses",       KSTAT_DATA_UINT64 },
294         { "prefetch_metadata_hits",     KSTAT_DATA_UINT64 },
295         { "prefetch_metadata_misses",   KSTAT_DATA_UINT64 },
296         { "mru_hits",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
297         { "mru_ghost_hits",             KSTAT_DATA_UINT64 },
298         { "mfu_hits",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
299         { "mfu_ghost_hits",             KSTAT_DATA_UINT64 },
300         { "deleted",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
301         { "recycle_miss",               KSTAT_DATA_UINT64 },
302         { "mutex_miss",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
303         { "evict_skip",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
304         { "hash_elements",              KSTAT_DATA_UINT64 },
305         { "hash_elements_max",          KSTAT_DATA_UINT64 },
306         { "hash_collisions",            KSTAT_DATA_UINT64 },
307         { "hash_chains",                KSTAT_DATA_UINT64 },
308         { "hash_chain_max",             KSTAT_DATA_UINT64 },
309         { "p",                          KSTAT_DATA_UINT64 },
310         { "c",                          KSTAT_DATA_UINT64 },
311         { "c_min",                      KSTAT_DATA_UINT64 },
312         { "c_max",                      KSTAT_DATA_UINT64 },
313         { "size",                       KSTAT_DATA_UINT64 },
314         { "hdr_size",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
315         { "data_size",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
316         { "other_size",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
317         { "l2_hits",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
318         { "l2_misses",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
319         { "l2_feeds",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
320         { "l2_rw_clash",                KSTAT_DATA_UINT64 },
321         { "l2_read_bytes",              KSTAT_DATA_UINT64 },
322         { "l2_write_bytes",             KSTAT_DATA_UINT64 },
323         { "l2_writes_sent",             KSTAT_DATA_UINT64 },
324         { "l2_writes_done",             KSTAT_DATA_UINT64 },
325         { "l2_writes_error",            KSTAT_DATA_UINT64 },
326         { "l2_writes_hdr_miss",         KSTAT_DATA_UINT64 },
327         { "l2_evict_lock_retry",        KSTAT_DATA_UINT64 },
328         { "l2_evict_reading",           KSTAT_DATA_UINT64 },
329         { "l2_free_on_write",           KSTAT_DATA_UINT64 },
330         { "l2_abort_lowmem",            KSTAT_DATA_UINT64 },
331         { "l2_cksum_bad",               KSTAT_DATA_UINT64 },
332         { "l2_io_error",                KSTAT_DATA_UINT64 },
333         { "l2_size",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
334         { "l2_hdr_size",                KSTAT_DATA_UINT64 },
335         { "memory_throttle_count",      KSTAT_DATA_UINT64 }
336 };
337
338 #define ARCSTAT(stat)   (arc_stats.stat.value.ui64)
339
340 #define ARCSTAT_INCR(stat, val) \
341         atomic_add_64(&arc_stats.stat.value.ui64, (val));
342
343 #define ARCSTAT_BUMP(stat)      ARCSTAT_INCR(stat, 1)
344 #define ARCSTAT_BUMPDOWN(stat)  ARCSTAT_INCR(stat, -1)
345
346 #define ARCSTAT_MAX(stat, val) {                                        \
347         uint64_t m;                                                     \
348         while ((val) > (m = arc_stats.stat.value.ui64) &&               \
349             (m != atomic_cas_64(&arc_stats.stat.value.ui64, m, (val)))) \
350                 continue;                                               \
351 }
352
353 #define ARCSTAT_MAXSTAT(stat) \
354         ARCSTAT_MAX(stat##_max, arc_stats.stat.value.ui64)
355
356 /*
357  * We define a macro to allow ARC hits/misses to be easily broken down by
358  * two separate conditions, giving a total of four different subtypes for
359  * each of hits and misses (so eight statistics total).
360  */
361 #define ARCSTAT_CONDSTAT(cond1, stat1, notstat1, cond2, stat2, notstat2, stat) \
362         if (cond1) {                                                    \
363                 if (cond2) {                                            \
364                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##stat1##_##stat2##_##stat); \
365                 } else {                                                \
366                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##stat1##_##notstat2##_##stat); \
367                 }                                                       \
368         } else {                                                        \
369                 if (cond2) {                                            \
370                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##notstat1##_##stat2##_##stat); \
371                 } else {                                                \
372                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##notstat1##_##notstat2##_##stat);\
373                 }                                                       \
374         }
375
376 kstat_t                 *arc_ksp;
377 static arc_state_t      *arc_anon;
378 static arc_state_t      *arc_mru;
379 static arc_state_t      *arc_mru_ghost;
380 static arc_state_t      *arc_mfu;
381 static arc_state_t      *arc_mfu_ghost;
382 static arc_state_t      *arc_l2c_only;
383
384 /*
385  * There are several ARC variables that are critical to export as kstats --
386  * but we don't want to have to grovel around in the kstat whenever we wish to
387  * manipulate them.  For these variables, we therefore define them to be in
388  * terms of the statistic variable.  This assures that we are not introducing
389  * the possibility of inconsistency by having shadow copies of the variables,
390  * while still allowing the code to be readable.
391  */
392 #define arc_size        ARCSTAT(arcstat_size)   /* actual total arc size */
393 #define arc_p           ARCSTAT(arcstat_p)      /* target size of MRU */
394 #define arc_c           ARCSTAT(arcstat_c)      /* target size of cache */
395 #define arc_c_min       ARCSTAT(arcstat_c_min)  /* min target cache size */
396 #define arc_c_max       ARCSTAT(arcstat_c_max)  /* max target cache size */
397
398 static int              arc_no_grow;    /* Don't try to grow cache size */
399 static uint64_t         arc_tempreserve;
400 static uint64_t         arc_meta_used;
401 static uint64_t         arc_meta_limit;
402 static uint64_t         arc_meta_max = 0;
403
404 typedef struct l2arc_buf_hdr l2arc_buf_hdr_t;
405
406 typedef struct arc_callback arc_callback_t;
407
408 struct arc_callback {
409         void                    *acb_private;
410         arc_done_func_t         *acb_done;
411         arc_buf_t               *acb_buf;
412         zio_t                   *acb_zio_dummy;
413         arc_callback_t          *acb_next;
414 };
415
416 typedef struct arc_write_callback arc_write_callback_t;
417
418 struct arc_write_callback {
419         void            *awcb_private;
420         arc_done_func_t *awcb_ready;
421         arc_done_func_t *awcb_done;
422         arc_buf_t       *awcb_buf;
423 };
424
425 struct arc_buf_hdr {
426         /* protected by hash lock */
427         dva_t                   b_dva;
428         uint64_t                b_birth;
429         uint64_t                b_cksum0;
430
431         kmutex_t                b_freeze_lock;
432         zio_cksum_t             *b_freeze_cksum;
433
434         arc_buf_hdr_t           *b_hash_next;
435         arc_buf_t               *b_buf;
436         uint32_t                b_flags;
437         uint32_t                b_datacnt;
438
439         arc_callback_t          *b_acb;
440         kcondvar_t              b_cv;
441
442         /* immutable */
443         arc_buf_contents_t      b_type;
444         uint64_t                b_size;
445         uint64_t                b_spa;
446
447         /* protected by arc state mutex */
448         arc_state_t             *b_state;
449         list_node_t             b_arc_node;
450
451         /* updated atomically */
452         clock_t                 b_arc_access;
453
454         /* self protecting */
455         refcount_t              b_refcnt;
456
457         l2arc_buf_hdr_t         *b_l2hdr;
458         list_node_t             b_l2node;
459 };
460
461 static arc_buf_t *arc_eviction_list;
462 static kmutex_t arc_eviction_mtx;
463 static arc_buf_hdr_t arc_eviction_hdr;
464 static void arc_get_data_buf(arc_buf_t *buf);
465 static void arc_access(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t *hash_lock);
466 static int arc_evict_needed(arc_buf_contents_t type);
467 static void arc_evict_ghost(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes);
468
469 #define GHOST_STATE(state)      \
470         ((state) == arc_mru_ghost || (state) == arc_mfu_ghost ||        \
471         (state) == arc_l2c_only)
472
473 /*
474  * Private ARC flags.  These flags are private ARC only flags that will show up
475  * in b_flags in the arc_hdr_buf_t.  Some flags are publicly declared, and can
476  * be passed in as arc_flags in things like arc_read.  However, these flags
477  * should never be passed and should only be set by ARC code.  When adding new
478  * public flags, make sure not to smash the private ones.
479  */
480
481 #define ARC_IN_HASH_TABLE       (1 << 9)        /* this buffer is hashed */
482 #define ARC_IO_IN_PROGRESS      (1 << 10)       /* I/O in progress for buf */
483 #define ARC_IO_ERROR            (1 << 11)       /* I/O failed for buf */
484 #define ARC_FREED_IN_READ       (1 << 12)       /* buf freed while in read */
485 #define ARC_BUF_AVAILABLE       (1 << 13)       /* block not in active use */
486 #define ARC_INDIRECT            (1 << 14)       /* this is an indirect block */
487 #define ARC_FREE_IN_PROGRESS    (1 << 15)       /* hdr about to be freed */
488 #define ARC_L2_WRITING          (1 << 16)       /* L2ARC write in progress */
489 #define ARC_L2_EVICTED          (1 << 17)       /* evicted during I/O */
490 #define ARC_L2_WRITE_HEAD       (1 << 18)       /* head of write list */
491 #define ARC_STORED              (1 << 19)       /* has been store()d to */
492
493 #define HDR_IN_HASH_TABLE(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_IN_HASH_TABLE)
494 #define HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr) ((hdr)->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS)
495 #define HDR_IO_ERROR(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_IO_ERROR)
496 #define HDR_PREFETCH(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_PREFETCH)
497 #define HDR_FREED_IN_READ(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_FREED_IN_READ)
498 #define HDR_BUF_AVAILABLE(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_BUF_AVAILABLE)
499 #define HDR_FREE_IN_PROGRESS(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_FREE_IN_PROGRESS)
500 #define HDR_L2CACHE(hdr)        ((hdr)->b_flags & ARC_L2CACHE)
501 #define HDR_L2_READING(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS && \
502                                     (hdr)->b_l2hdr != NULL)
503 #define HDR_L2_WRITING(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_L2_WRITING)
504 #define HDR_L2_EVICTED(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_L2_EVICTED)
505 #define HDR_L2_WRITE_HEAD(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_L2_WRITE_HEAD)
506
507 /*
508  * Other sizes
509  */
510
511 #define HDR_SIZE ((int64_t)sizeof (arc_buf_hdr_t))
512 #define L2HDR_SIZE ((int64_t)sizeof (l2arc_buf_hdr_t))
513
514 /*
515  * Hash table routines
516  */
517
518 #define HT_LOCK_PAD     64
519
520 struct ht_lock {
521         kmutex_t        ht_lock;
522 #ifdef _KERNEL
523         unsigned char   pad[(HT_LOCK_PAD - sizeof (kmutex_t))];
524 #endif
525 };
526
527 #define BUF_LOCKS 256
528 typedef struct buf_hash_table {
529         uint64_t ht_mask;
530         arc_buf_hdr_t **ht_table;
531         struct ht_lock ht_locks[BUF_LOCKS];
532 } buf_hash_table_t;
533
534 static buf_hash_table_t buf_hash_table;
535
536 #define BUF_HASH_INDEX(spa, dva, birth) \
537         (buf_hash(spa, dva, birth) & buf_hash_table.ht_mask)
538 #define BUF_HASH_LOCK_NTRY(idx) (buf_hash_table.ht_locks[idx & (BUF_LOCKS-1)])
539 #define BUF_HASH_LOCK(idx)      (&(BUF_HASH_LOCK_NTRY(idx).ht_lock))
540 #define HDR_LOCK(buf) \
541         (BUF_HASH_LOCK(BUF_HASH_INDEX(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth)))
542
543 uint64_t zfs_crc64_table[256];
544
545 /*
546  * Level 2 ARC
547  */
548
549 #define L2ARC_WRITE_SIZE        (8 * 1024 * 1024)       /* initial write max */
550 #define L2ARC_HEADROOM          2               /* num of writes */
551 #define L2ARC_FEED_SECS         1               /* caching interval secs */
552 #define L2ARC_FEED_MIN_MS       200             /* min caching interval ms */
553
554 #define l2arc_writes_sent       ARCSTAT(arcstat_l2_writes_sent)
555 #define l2arc_writes_done       ARCSTAT(arcstat_l2_writes_done)
556
557 /*
558  * L2ARC Performance Tunables
559  */
560 uint64_t l2arc_write_max = L2ARC_WRITE_SIZE;    /* default max write size */
561 uint64_t l2arc_write_boost = L2ARC_WRITE_SIZE;  /* extra write during warmup */
562 uint64_t l2arc_headroom = L2ARC_HEADROOM;       /* number of dev writes */
563 uint64_t l2arc_feed_secs = L2ARC_FEED_SECS;     /* interval seconds */
564 uint64_t l2arc_feed_min_ms = L2ARC_FEED_MIN_MS; /* min interval milliseconds */
565 boolean_t l2arc_noprefetch = B_TRUE;            /* don't cache prefetch bufs */
566 boolean_t l2arc_feed_again = B_TRUE;            /* turbo warmup */
567 boolean_t l2arc_norw = B_TRUE;                  /* no reads during writes */
568
569 /*
570  * L2ARC Internals
571  */
572 typedef struct l2arc_dev {
573         vdev_t                  *l2ad_vdev;     /* vdev */
574         spa_t                   *l2ad_spa;      /* spa */
575         uint64_t                l2ad_hand;      /* next write location */
576         uint64_t                l2ad_write;     /* desired write size, bytes */
577         uint64_t                l2ad_boost;     /* warmup write boost, bytes */
578         uint64_t                l2ad_start;     /* first addr on device */
579         uint64_t                l2ad_end;       /* last addr on device */
580         uint64_t                l2ad_evict;     /* last addr eviction reached */
581         boolean_t               l2ad_first;     /* first sweep through */
582         boolean_t               l2ad_writing;   /* currently writing */
583         list_t                  *l2ad_buflist;  /* buffer list */
584         list_node_t             l2ad_node;      /* device list node */
585 } l2arc_dev_t;
586
587 static list_t L2ARC_dev_list;                   /* device list */
588 static list_t *l2arc_dev_list;                  /* device list pointer */
589 static kmutex_t l2arc_dev_mtx;                  /* device list mutex */
590 static l2arc_dev_t *l2arc_dev_last;             /* last device used */
591 static kmutex_t l2arc_buflist_mtx;              /* mutex for all buflists */
592 static list_t L2ARC_free_on_write;              /* free after write buf list */
593 static list_t *l2arc_free_on_write;             /* free after write list ptr */
594 static kmutex_t l2arc_free_on_write_mtx;        /* mutex for list */
595 static uint64_t l2arc_ndev;                     /* number of devices */
596
597 typedef struct l2arc_read_callback {
598         arc_buf_t       *l2rcb_buf;             /* read buffer */
599         spa_t           *l2rcb_spa;             /* spa */
600         blkptr_t        l2rcb_bp;               /* original blkptr */
601         zbookmark_t     l2rcb_zb;               /* original bookmark */
602         int             l2rcb_flags;            /* original flags */
603 } l2arc_read_callback_t;
604
605 typedef struct l2arc_write_callback {
606         l2arc_dev_t     *l2wcb_dev;             /* device info */
607         arc_buf_hdr_t   *l2wcb_head;            /* head of write buflist */
608 } l2arc_write_callback_t;
609
610 struct l2arc_buf_hdr {
611         /* protected by arc_buf_hdr  mutex */
612         l2arc_dev_t     *b_dev;                 /* L2ARC device */
613         daddr_t         b_daddr;                /* disk address, offset byte */
614 };
615
616 typedef struct l2arc_data_free {
617         /* protected by l2arc_free_on_write_mtx */
618         void            *l2df_data;
619         size_t          l2df_size;
620         void            (*l2df_func)(void *, size_t);
621         list_node_t     l2df_list_node;
622 } l2arc_data_free_t;
623
624 static kmutex_t l2arc_feed_thr_lock;
625 static kcondvar_t l2arc_feed_thr_cv;
626 static uint8_t l2arc_thread_exit;
627
628 static void l2arc_read_done(zio_t *zio);
629 static void l2arc_hdr_stat_add(void);
630 static void l2arc_hdr_stat_remove(void);
631
632 static uint64_t
633 buf_hash(uint64_t spa, const dva_t *dva, uint64_t birth)
634 {
635         uint8_t *vdva = (uint8_t *)dva;
636         uint64_t crc = -1ULL;
637         int i;
638
639         ASSERT(zfs_crc64_table[128] == ZFS_CRC64_POLY);
640
641         for (i = 0; i < sizeof (dva_t); i++)
642                 crc = (crc >> 8) ^ zfs_crc64_table[(crc ^ vdva[i]) & 0xFF];
643
644         crc ^= (spa>>8) ^ birth;
645
646         return (crc);
647 }
648
649 #define BUF_EMPTY(buf)                                          \
650         ((buf)->b_dva.dva_word[0] == 0 &&                       \
651         (buf)->b_dva.dva_word[1] == 0 &&                        \
652         (buf)->b_birth == 0)
653
654 #define BUF_EQUAL(spa, dva, birth, buf)                         \
655         ((buf)->b_dva.dva_word[0] == (dva)->dva_word[0]) &&     \
656         ((buf)->b_dva.dva_word[1] == (dva)->dva_word[1]) &&     \
657         ((buf)->b_birth == birth) && ((buf)->b_spa == spa)
658
659 static arc_buf_hdr_t *
660 buf_hash_find(uint64_t spa, const dva_t *dva, uint64_t birth, kmutex_t **lockp)
661 {
662         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(spa, dva, birth);
663         kmutex_t *hash_lock = BUF_HASH_LOCK(idx);
664         arc_buf_hdr_t *buf;
665
666         mutex_enter(hash_lock);
667         for (buf = buf_hash_table.ht_table[idx]; buf != NULL;
668             buf = buf->b_hash_next) {
669                 if (BUF_EQUAL(spa, dva, birth, buf)) {
670                         *lockp = hash_lock;
671                         return (buf);
672                 }
673         }
674         mutex_exit(hash_lock);
675         *lockp = NULL;
676         return (NULL);
677 }
678
679 /*
680  * Insert an entry into the hash table.  If there is already an element
681  * equal to elem in the hash table, then the already existing element
682  * will be returned and the new element will not be inserted.
683  * Otherwise returns NULL.
684  */
685 static arc_buf_hdr_t *
686 buf_hash_insert(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t **lockp)
687 {
688         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth);
689         kmutex_t *hash_lock = BUF_HASH_LOCK(idx);
690         arc_buf_hdr_t *fbuf;
691         uint32_t i;
692
693         ASSERT(!HDR_IN_HASH_TABLE(buf));
694         *lockp = hash_lock;
695         mutex_enter(hash_lock);
696         for (fbuf = buf_hash_table.ht_table[idx], i = 0; fbuf != NULL;
697             fbuf = fbuf->b_hash_next, i++) {
698                 if (BUF_EQUAL(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth, fbuf))
699                         return (fbuf);
700         }
701
702         buf->b_hash_next = buf_hash_table.ht_table[idx];
703         buf_hash_table.ht_table[idx] = buf;
704         buf->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
705
706         /* collect some hash table performance data */
707         if (i > 0) {
708                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_collisions);
709                 if (i == 1)
710                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_chains);
711
712                 ARCSTAT_MAX(arcstat_hash_chain_max, i);
713         }
714
715         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_elements);
716         ARCSTAT_MAXSTAT(arcstat_hash_elements);
717
718         return (NULL);
719 }
720
721 static void
722 buf_hash_remove(arc_buf_hdr_t *buf)
723 {
724         arc_buf_hdr_t *fbuf, **bufp;
725         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth);
726
727         ASSERT(MUTEX_HELD(BUF_HASH_LOCK(idx)));
728         ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(buf));
729
730         bufp = &buf_hash_table.ht_table[idx];
731         while ((fbuf = *bufp) != buf) {
732                 ASSERT(fbuf != NULL);
733                 bufp = &fbuf->b_hash_next;
734         }
735         *bufp = buf->b_hash_next;
736         buf->b_hash_next = NULL;
737         buf->b_flags &= ~ARC_IN_HASH_TABLE;
738
739         /* collect some hash table performance data */
740         ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_hash_elements);
741
742         if (buf_hash_table.ht_table[idx] &&
743             buf_hash_table.ht_table[idx]->b_hash_next == NULL)
744                 ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_hash_chains);
745 }
746
747 /*
748  * Global data structures and functions for the buf kmem cache.
749  */
750 static kmem_cache_t *hdr_cache;
751 static kmem_cache_t *buf_cache;
752
753 static void
754 buf_fini(void)
755 {
756         int i;
757
758         kmem_free(buf_hash_table.ht_table,
759             (buf_hash_table.ht_mask + 1) * sizeof (void *));
760         for (i = 0; i < BUF_LOCKS; i++)
761                 mutex_destroy(&buf_hash_table.ht_locks[i].ht_lock);
762         kmem_cache_destroy(hdr_cache);
763         kmem_cache_destroy(buf_cache);
764 }
765
766 /*
767  * Constructor callback - called when the cache is empty
768  * and a new buf is requested.
769  */
770 /* ARGSUSED */
771 static int
772 hdr_cons(void *vbuf, void *unused, int kmflag)
773 {
774         arc_buf_hdr_t *buf = vbuf;
775
776         bzero(buf, sizeof (arc_buf_hdr_t));
777         refcount_create(&buf->b_refcnt);
778         cv_init(&buf->b_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
779         mutex_init(&buf->b_freeze_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
780         arc_space_consume(sizeof (arc_buf_hdr_t), ARC_SPACE_HDRS);
781
782         return (0);
783 }
784
785 /* ARGSUSED */
786 static int
787 buf_cons(void *vbuf, void *unused, int kmflag)
788 {
789         arc_buf_t *buf = vbuf;
790
791         bzero(buf, sizeof (arc_buf_t));
792         rw_init(&buf->b_lock, NULL, RW_DEFAULT, NULL);
793         arc_space_consume(sizeof (arc_buf_t), ARC_SPACE_HDRS);
794
795         return (0);
796 }
797
798 /*
799  * Destructor callback - called when a cached buf is
800  * no longer required.
801  */
802 /* ARGSUSED */
803 static void
804 hdr_dest(void *vbuf, void *unused)
805 {
806         arc_buf_hdr_t *buf = vbuf;
807
808         refcount_destroy(&buf->b_refcnt);
809         cv_destroy(&buf->b_cv);
810         mutex_destroy(&buf->b_freeze_lock);
811         arc_space_return(sizeof (arc_buf_hdr_t), ARC_SPACE_HDRS);
812 }
813
814 /* ARGSUSED */
815 static void
816 buf_dest(void *vbuf, void *unused)
817 {
818         arc_buf_t *buf = vbuf;
819
820         rw_destroy(&buf->b_lock);
821         arc_space_return(sizeof (arc_buf_t), ARC_SPACE_HDRS);
822 }
823
824 /*
825  * Reclaim callback -- invoked when memory is low.
826  */
827 /* ARGSUSED */
828 static void
829 hdr_recl(void *unused)
830 {
831         dprintf("hdr_recl called\n");
832         /*
833          * umem calls the reclaim func when we destroy the buf cache,
834          * which is after we do arc_fini().
835          */
836         if (!arc_dead)
837                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
838 }
839
840 static void
841 buf_init(void)
842 {
843         uint64_t *ct;
844         uint64_t hsize = 1ULL << 12;
845         int i, j;
846
847         /*
848          * The hash table is big enough to fill all of physical memory
849          * with an average 64K block size.  The table will take up
850          * totalmem*sizeof(void*)/64K (eg. 128KB/GB with 8-byte pointers).
851          */
852         while (hsize * 65536 < physmem * PAGESIZE)
853                 hsize <<= 1;
854 retry:
855         buf_hash_table.ht_mask = hsize - 1;
856         buf_hash_table.ht_table =
857             kmem_zalloc(hsize * sizeof (void*), KM_NOSLEEP);
858         if (buf_hash_table.ht_table == NULL) {
859                 ASSERT(hsize > (1ULL << 8));
860                 hsize >>= 1;
861                 goto retry;
862         }
863
864         hdr_cache = kmem_cache_create("arc_buf_hdr_t", sizeof (arc_buf_hdr_t),
865             0, hdr_cons, hdr_dest, hdr_recl, NULL, NULL, 0);
866         buf_cache = kmem_cache_create("arc_buf_t", sizeof (arc_buf_t),
867             0, buf_cons, buf_dest, NULL, NULL, NULL, 0);
868
869         for (i = 0; i < 256; i++)
870                 for (ct = zfs_crc64_table + i, *ct = i, j = 8; j > 0; j--)
871                         *ct = (*ct >> 1) ^ (-(*ct & 1) & ZFS_CRC64_POLY);
872
873         for (i = 0; i < BUF_LOCKS; i++) {
874                 mutex_init(&buf_hash_table.ht_locks[i].ht_lock,
875                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
876         }
877 }
878
879 #define ARC_MINTIME     (hz>>4) /* 62 ms */
880
881 static void
882 arc_cksum_verify(arc_buf_t *buf)
883 {
884         zio_cksum_t zc;
885
886         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
887                 return;
888
889         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
890         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum == NULL ||
891             (buf->b_hdr->b_flags & ARC_IO_ERROR)) {
892                 mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
893                 return;
894         }
895         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size, &zc);
896         if (!ZIO_CHECKSUM_EQUAL(*buf->b_hdr->b_freeze_cksum, zc))
897                 panic("buffer modified while frozen!");
898         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
899 }
900
901 static int
902 arc_cksum_equal(arc_buf_t *buf)
903 {
904         zio_cksum_t zc;
905         int equal;
906
907         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
908         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size, &zc);
909         equal = ZIO_CHECKSUM_EQUAL(*buf->b_hdr->b_freeze_cksum, zc);
910         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
911
912         return (equal);
913 }
914
915 static void
916 arc_cksum_compute(arc_buf_t *buf, boolean_t force)
917 {
918         if (!force && !(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
919                 return;
920
921         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
922         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
923                 mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
924                 return;
925         }
926         buf->b_hdr->b_freeze_cksum = kmem_alloc(sizeof (zio_cksum_t), KM_SLEEP);
927         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size,
928             buf->b_hdr->b_freeze_cksum);
929         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
930 }
931
932 void
933 arc_buf_thaw(arc_buf_t *buf)
934 {
935         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY) {
936                 if (buf->b_hdr->b_state != arc_anon)
937                         panic("modifying non-anon buffer!");
938                 if (buf->b_hdr->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS)
939                         panic("modifying buffer while i/o in progress!");
940                 arc_cksum_verify(buf);
941         }
942
943         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
944         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
945                 kmem_free(buf->b_hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
946                 buf->b_hdr->b_freeze_cksum = NULL;
947         }
948         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
949 }
950
951 void
952 arc_buf_freeze(arc_buf_t *buf)
953 {
954         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
955                 return;
956
957         ASSERT(buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL ||
958             buf->b_hdr->b_state == arc_anon);
959         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
960 }
961
962 static void
963 add_reference(arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock, void *tag)
964 {
965         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
966
967         if ((refcount_add(&ab->b_refcnt, tag) == 1) &&
968             (ab->b_state != arc_anon)) {
969                 uint64_t delta = ab->b_size * ab->b_datacnt;
970                 list_t *list = &ab->b_state->arcs_list[ab->b_type];
971                 uint64_t *size = &ab->b_state->arcs_lsize[ab->b_type];
972
973                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&ab->b_state->arcs_mtx));
974                 mutex_enter(&ab->b_state->arcs_mtx);
975                 ASSERT(list_link_active(&ab->b_arc_node));
976                 list_remove(list, ab);
977                 if (GHOST_STATE(ab->b_state)) {
978                         ASSERT3U(ab->b_datacnt, ==, 0);
979                         ASSERT3P(ab->b_buf, ==, NULL);
980                         delta = ab->b_size;
981                 }
982                 ASSERT(delta > 0);
983                 ASSERT3U(*size, >=, delta);
984                 atomic_add_64(size, -delta);
985                 mutex_exit(&ab->b_state->arcs_mtx);
986                 /* remove the prefetch flag if we get a reference */
987                 if (ab->b_flags & ARC_PREFETCH)
988                         ab->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
989         }
990 }
991
992 static int
993 remove_reference(arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock, void *tag)
994 {
995         int cnt;
996         arc_state_t *state = ab->b_state;
997
998         ASSERT(state == arc_anon || MUTEX_HELD(hash_lock));
999         ASSERT(!GHOST_STATE(state));
1000
1001         if (((cnt = refcount_remove(&ab->b_refcnt, tag)) == 0) &&
1002             (state != arc_anon)) {
1003                 uint64_t *size = &state->arcs_lsize[ab->b_type];
1004
1005                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&state->arcs_mtx));
1006                 mutex_enter(&state->arcs_mtx);
1007                 ASSERT(!list_link_active(&ab->b_arc_node));
1008                 list_insert_head(&state->arcs_list[ab->b_type], ab);
1009                 ASSERT(ab->b_datacnt > 0);
1010                 atomic_add_64(size, ab->b_size * ab->b_datacnt);
1011                 mutex_exit(&state->arcs_mtx);
1012         }
1013         return (cnt);
1014 }
1015
1016 /*
1017  * Move the supplied buffer to the indicated state.  The mutex
1018  * for the buffer must be held by the caller.
1019  */
1020 static void
1021 arc_change_state(arc_state_t *new_state, arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock)
1022 {
1023         arc_state_t *old_state = ab->b_state;
1024         int64_t refcnt = refcount_count(&ab->b_refcnt);
1025         uint64_t from_delta, to_delta;
1026
1027         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
1028         ASSERT(new_state != old_state);
1029         ASSERT(refcnt == 0 || ab->b_datacnt > 0);
1030         ASSERT(ab->b_datacnt == 0 || !GHOST_STATE(new_state));
1031
1032         from_delta = to_delta = ab->b_datacnt * ab->b_size;
1033
1034         /*
1035          * If this buffer is evictable, transfer it from the
1036          * old state list to the new state list.
1037          */
1038         if (refcnt == 0) {
1039                 if (old_state != arc_anon) {
1040                         int use_mutex = !MUTEX_HELD(&old_state->arcs_mtx);
1041                         uint64_t *size = &old_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1042
1043                         if (use_mutex)
1044                                 mutex_enter(&old_state->arcs_mtx);
1045
1046                         ASSERT(list_link_active(&ab->b_arc_node));
1047                         list_remove(&old_state->arcs_list[ab->b_type], ab);
1048
1049                         /*
1050                          * If prefetching out of the ghost cache,
1051                          * we will have a non-null datacnt.
1052                          */
1053                         if (GHOST_STATE(old_state) && ab->b_datacnt == 0) {
1054                                 /* ghost elements have a ghost size */
1055                                 ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1056                                 from_delta = ab->b_size;
1057                         }
1058                         ASSERT3U(*size, >=, from_delta);
1059                         atomic_add_64(size, -from_delta);
1060
1061                         if (use_mutex)
1062                                 mutex_exit(&old_state->arcs_mtx);
1063                 }
1064                 if (new_state != arc_anon) {
1065                         int use_mutex = !MUTEX_HELD(&new_state->arcs_mtx);
1066                         uint64_t *size = &new_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1067
1068                         if (use_mutex)
1069                                 mutex_enter(&new_state->arcs_mtx);
1070
1071                         list_insert_head(&new_state->arcs_list[ab->b_type], ab);
1072
1073                         /* ghost elements have a ghost size */
1074                         if (GHOST_STATE(new_state)) {
1075                                 ASSERT(ab->b_datacnt == 0);
1076                                 ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1077                                 to_delta = ab->b_size;
1078                         }
1079                         atomic_add_64(size, to_delta);
1080
1081                         if (use_mutex)
1082                                 mutex_exit(&new_state->arcs_mtx);
1083                 }
1084         }
1085
1086         ASSERT(!BUF_EMPTY(ab));
1087         if (new_state == arc_anon) {
1088                 buf_hash_remove(ab);
1089         }
1090
1091         /* adjust state sizes */
1092         if (to_delta)
1093                 atomic_add_64(&new_state->arcs_size, to_delta);
1094         if (from_delta) {
1095                 ASSERT3U(old_state->arcs_size, >=, from_delta);
1096                 atomic_add_64(&old_state->arcs_size, -from_delta);
1097         }
1098         ab->b_state = new_state;
1099
1100         /* adjust l2arc hdr stats */
1101         if (new_state == arc_l2c_only)
1102                 l2arc_hdr_stat_add();
1103         else if (old_state == arc_l2c_only)
1104                 l2arc_hdr_stat_remove();
1105 }
1106
1107 void
1108 arc_space_consume(uint64_t space, arc_space_type_t type)
1109 {
1110         ASSERT(type >= 0 && type < ARC_SPACE_NUMTYPES);
1111
1112         switch (type) {
1113         case ARC_SPACE_DATA:
1114                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, space);
1115                 break;
1116         case ARC_SPACE_OTHER:
1117                 ARCSTAT_INCR(arcstat_other_size, space);
1118                 break;
1119         case ARC_SPACE_HDRS:
1120                 ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, space);
1121                 break;
1122         case ARC_SPACE_L2HDRS:
1123                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, space);
1124                 break;
1125         }
1126
1127         atomic_add_64(&arc_meta_used, space);
1128         atomic_add_64(&arc_size, space);
1129 }
1130
1131 void
1132 arc_space_return(uint64_t space, arc_space_type_t type)
1133 {
1134         ASSERT(type >= 0 && type < ARC_SPACE_NUMTYPES);
1135
1136         switch (type) {
1137         case ARC_SPACE_DATA:
1138                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, -space);
1139                 break;
1140         case ARC_SPACE_OTHER:
1141                 ARCSTAT_INCR(arcstat_other_size, -space);
1142                 break;
1143         case ARC_SPACE_HDRS:
1144                 ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, -space);
1145                 break;
1146         case ARC_SPACE_L2HDRS:
1147                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, -space);
1148                 break;
1149         }
1150
1151         ASSERT(arc_meta_used >= space);
1152         if (arc_meta_max < arc_meta_used)
1153                 arc_meta_max = arc_meta_used;
1154         atomic_add_64(&arc_meta_used, -space);
1155         ASSERT(arc_size >= space);
1156         atomic_add_64(&arc_size, -space);
1157 }
1158
1159 void *
1160 arc_data_buf_alloc(uint64_t size)
1161 {
1162         if (arc_evict_needed(ARC_BUFC_DATA))
1163                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
1164         atomic_add_64(&arc_size, size);
1165         return (zio_data_buf_alloc(size));
1166 }
1167
1168 void
1169 arc_data_buf_free(void *buf, uint64_t size)
1170 {
1171         zio_data_buf_free(buf, size);
1172         ASSERT(arc_size >= size);
1173         atomic_add_64(&arc_size, -size);
1174 }
1175
1176 arc_buf_t *
1177 arc_buf_alloc(spa_t *spa, int size, void *tag, arc_buf_contents_t type)
1178 {
1179         arc_buf_hdr_t *hdr;
1180         arc_buf_t *buf;
1181
1182         ASSERT3U(size, >, 0);
1183         hdr = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
1184         ASSERT(BUF_EMPTY(hdr));
1185         hdr->b_size = size;
1186         hdr->b_type = type;
1187         hdr->b_spa = spa_guid(spa);
1188         hdr->b_state = arc_anon;
1189         hdr->b_arc_access = 0;
1190         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
1191         buf->b_hdr = hdr;
1192         buf->b_data = NULL;
1193         buf->b_efunc = NULL;
1194         buf->b_private = NULL;
1195         buf->b_next = NULL;
1196         hdr->b_buf = buf;
1197         arc_get_data_buf(buf);
1198         hdr->b_datacnt = 1;
1199         hdr->b_flags = 0;
1200         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1201         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, tag);
1202
1203         return (buf);
1204 }
1205
1206 static arc_buf_t *
1207 arc_buf_clone(arc_buf_t *from)
1208 {
1209         arc_buf_t *buf;
1210         arc_buf_hdr_t *hdr = from->b_hdr;
1211         uint64_t size = hdr->b_size;
1212
1213         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
1214         buf->b_hdr = hdr;
1215         buf->b_data = NULL;
1216         buf->b_efunc = NULL;
1217         buf->b_private = NULL;
1218         buf->b_next = hdr->b_buf;
1219         hdr->b_buf = buf;
1220         arc_get_data_buf(buf);
1221         bcopy(from->b_data, buf->b_data, size);
1222         hdr->b_datacnt += 1;
1223         return (buf);
1224 }
1225
1226 void
1227 arc_buf_add_ref(arc_buf_t *buf, void* tag)
1228 {
1229         arc_buf_hdr_t *hdr;
1230         kmutex_t *hash_lock;
1231
1232         /*
1233          * Check to see if this buffer is evicted.  Callers
1234          * must verify b_data != NULL to know if the add_ref
1235          * was successful.
1236          */
1237         rw_enter(&buf->b_lock, RW_READER);
1238         if (buf->b_data == NULL) {
1239                 rw_exit(&buf->b_lock);
1240                 return;
1241         }
1242         hdr = buf->b_hdr;
1243         ASSERT(hdr != NULL);
1244         hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1245         mutex_enter(hash_lock);
1246         rw_exit(&buf->b_lock);
1247
1248         ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
1249         add_reference(hdr, hash_lock, tag);
1250         DTRACE_PROBE1(arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
1251         arc_access(hdr, hash_lock);
1252         mutex_exit(hash_lock);
1253         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hits);
1254         ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
1255             demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
1256             data, metadata, hits);
1257 }
1258
1259 /*
1260  * Free the arc data buffer.  If it is an l2arc write in progress,
1261  * the buffer is placed on l2arc_free_on_write to be freed later.
1262  */
1263 static void
1264 arc_buf_data_free(arc_buf_hdr_t *hdr, void (*free_func)(void *, size_t),
1265     void *data, size_t size)
1266 {
1267         if (HDR_L2_WRITING(hdr)) {
1268                 l2arc_data_free_t *df;
1269                 df = kmem_alloc(sizeof (l2arc_data_free_t), KM_SLEEP);
1270                 df->l2df_data = data;
1271                 df->l2df_size = size;
1272                 df->l2df_func = free_func;
1273                 mutex_enter(&l2arc_free_on_write_mtx);
1274                 list_insert_head(l2arc_free_on_write, df);
1275                 mutex_exit(&l2arc_free_on_write_mtx);
1276                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_free_on_write);
1277         } else {
1278                 free_func(data, size);
1279         }
1280 }
1281
1282 static void
1283 arc_buf_destroy(arc_buf_t *buf, boolean_t recycle, boolean_t all)
1284 {
1285         arc_buf_t **bufp;
1286
1287         /* free up data associated with the buf */
1288         if (buf->b_data) {
1289                 arc_state_t *state = buf->b_hdr->b_state;
1290                 uint64_t size = buf->b_hdr->b_size;
1291                 arc_buf_contents_t type = buf->b_hdr->b_type;
1292
1293                 arc_cksum_verify(buf);
1294                 if (!recycle) {
1295                         if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
1296                                 arc_buf_data_free(buf->b_hdr, zio_buf_free,
1297                                     buf->b_data, size);
1298                                 arc_space_return(size, ARC_SPACE_DATA);
1299                         } else {
1300                                 ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
1301                                 arc_buf_data_free(buf->b_hdr,
1302                                     zio_data_buf_free, buf->b_data, size);
1303                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, -size);
1304                                 atomic_add_64(&arc_size, -size);
1305                         }
1306                 }
1307                 if (list_link_active(&buf->b_hdr->b_arc_node)) {
1308                         uint64_t *cnt = &state->arcs_lsize[type];
1309
1310                         ASSERT(refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt));
1311                         ASSERT(state != arc_anon);
1312
1313                         ASSERT3U(*cnt, >=, size);
1314                         atomic_add_64(cnt, -size);
1315                 }
1316                 ASSERT3U(state->arcs_size, >=, size);
1317                 atomic_add_64(&state->arcs_size, -size);
1318                 buf->b_data = NULL;
1319                 ASSERT(buf->b_hdr->b_datacnt > 0);
1320                 buf->b_hdr->b_datacnt -= 1;
1321         }
1322
1323         /* only remove the buf if requested */
1324         if (!all)
1325                 return;
1326
1327         /* remove the buf from the hdr list */
1328         for (bufp = &buf->b_hdr->b_buf; *bufp != buf; bufp = &(*bufp)->b_next)
1329                 continue;
1330         *bufp = buf->b_next;
1331
1332         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1333
1334         /* clean up the buf */
1335         buf->b_hdr = NULL;
1336         kmem_cache_free(buf_cache, buf);
1337 }
1338
1339 static void
1340 arc_hdr_destroy(arc_buf_hdr_t *hdr)
1341 {
1342         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1343         ASSERT3P(hdr->b_state, ==, arc_anon);
1344         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
1345         ASSERT(!(hdr->b_flags & ARC_STORED));
1346
1347         if (hdr->b_l2hdr != NULL) {
1348                 if (!MUTEX_HELD(&l2arc_buflist_mtx)) {
1349                         /*
1350                          * To prevent arc_free() and l2arc_evict() from
1351                          * attempting to free the same buffer at the same time,
1352                          * a FREE_IN_PROGRESS flag is given to arc_free() to
1353                          * give it priority.  l2arc_evict() can't destroy this
1354                          * header while we are waiting on l2arc_buflist_mtx.
1355                          *
1356                          * The hdr may be removed from l2ad_buflist before we
1357                          * grab l2arc_buflist_mtx, so b_l2hdr is rechecked.
1358                          */
1359                         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
1360                         if (hdr->b_l2hdr != NULL) {
1361                                 list_remove(hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_buflist,
1362                                     hdr);
1363                         }
1364                         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
1365                 } else {
1366                         list_remove(hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_buflist, hdr);
1367                 }
1368                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -hdr->b_size);
1369                 kmem_free(hdr->b_l2hdr, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
1370                 if (hdr->b_state == arc_l2c_only)
1371                         l2arc_hdr_stat_remove();
1372                 hdr->b_l2hdr = NULL;
1373         }
1374
1375         if (!BUF_EMPTY(hdr)) {
1376                 ASSERT(!HDR_IN_HASH_TABLE(hdr));
1377                 bzero(&hdr->b_dva, sizeof (dva_t));
1378                 hdr->b_birth = 0;
1379                 hdr->b_cksum0 = 0;
1380         }
1381         while (hdr->b_buf) {
1382                 arc_buf_t *buf = hdr->b_buf;
1383
1384                 if (buf->b_efunc) {
1385                         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1386                         rw_enter(&buf->b_lock, RW_WRITER);
1387                         ASSERT(buf->b_hdr != NULL);
1388                         arc_buf_destroy(hdr->b_buf, FALSE, FALSE);
1389                         hdr->b_buf = buf->b_next;
1390                         buf->b_hdr = &arc_eviction_hdr;
1391                         buf->b_next = arc_eviction_list;
1392                         arc_eviction_list = buf;
1393                         rw_exit(&buf->b_lock);
1394                         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1395                 } else {
1396                         arc_buf_destroy(hdr->b_buf, FALSE, TRUE);
1397                 }
1398         }
1399         if (hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
1400                 kmem_free(hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
1401                 hdr->b_freeze_cksum = NULL;
1402         }
1403
1404         ASSERT(!list_link_active(&hdr->b_arc_node));
1405         ASSERT3P(hdr->b_hash_next, ==, NULL);
1406         ASSERT3P(hdr->b_acb, ==, NULL);
1407         kmem_cache_free(hdr_cache, hdr);
1408 }
1409
1410 void
1411 arc_buf_free(arc_buf_t *buf, void *tag)
1412 {
1413         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1414         int hashed = hdr->b_state != arc_anon;
1415
1416         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1417         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1418
1419         if (hashed) {
1420                 kmutex_t *hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1421
1422                 mutex_enter(hash_lock);
1423                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
1424                 if (hdr->b_datacnt > 1)
1425                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1426                 else
1427                         hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
1428                 mutex_exit(hash_lock);
1429         } else if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
1430                 int destroy_hdr;
1431                 /*
1432                  * We are in the middle of an async write.  Don't destroy
1433                  * this buffer unless the write completes before we finish
1434                  * decrementing the reference count.
1435                  */
1436                 mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1437                 (void) remove_reference(hdr, NULL, tag);
1438                 ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1439                 destroy_hdr = !HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr);
1440                 mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1441                 if (destroy_hdr)
1442                         arc_hdr_destroy(hdr);
1443         } else {
1444                 if (remove_reference(hdr, NULL, tag) > 0) {
1445                         ASSERT(HDR_IO_ERROR(hdr));
1446                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1447                 } else {
1448                         arc_hdr_destroy(hdr);
1449                 }
1450         }
1451 }
1452
1453 int
1454 arc_buf_remove_ref(arc_buf_t *buf, void* tag)
1455 {
1456         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1457         kmutex_t *hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1458         int no_callback = (buf->b_efunc == NULL);
1459
1460         if (hdr->b_state == arc_anon) {
1461                 arc_buf_free(buf, tag);
1462                 return (no_callback);
1463         }
1464
1465         mutex_enter(hash_lock);
1466         ASSERT(hdr->b_state != arc_anon);
1467         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1468
1469         (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
1470         if (hdr->b_datacnt > 1) {
1471                 if (no_callback)
1472                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1473         } else if (no_callback) {
1474                 ASSERT(hdr->b_buf == buf && buf->b_next == NULL);
1475                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
1476         }
1477         ASSERT(no_callback || hdr->b_datacnt > 1 ||
1478             refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1479         mutex_exit(hash_lock);
1480         return (no_callback);
1481 }
1482
1483 int
1484 arc_buf_size(arc_buf_t *buf)
1485 {
1486         return (buf->b_hdr->b_size);
1487 }
1488
1489 /*
1490  * Evict buffers from list until we've removed the specified number of
1491  * bytes.  Move the removed buffers to the appropriate evict state.
1492  * If the recycle flag is set, then attempt to "recycle" a buffer:
1493  * - look for a buffer to evict that is `bytes' long.
1494  * - return the data block from this buffer rather than freeing it.
1495  * This flag is used by callers that are trying to make space for a
1496  * new buffer in a full arc cache.
1497  *
1498  * This function makes a "best effort".  It skips over any buffers
1499  * it can't get a hash_lock on, and so may not catch all candidates.
1500  * It may also return without evicting as much space as requested.
1501  */
1502 static void *
1503 arc_evict(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes, boolean_t recycle,
1504     arc_buf_contents_t type)
1505 {
1506         arc_state_t *evicted_state;
1507         uint64_t bytes_evicted = 0, skipped = 0, missed = 0;
1508         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev = NULL;
1509         list_t *list = &state->arcs_list[type];
1510         kmutex_t *hash_lock;
1511         boolean_t have_lock;
1512         void *stolen = NULL;
1513
1514         ASSERT(state == arc_mru || state == arc_mfu);
1515
1516         evicted_state = (state == arc_mru) ? arc_mru_ghost : arc_mfu_ghost;
1517
1518         mutex_enter(&state->arcs_mtx);
1519         mutex_enter(&evicted_state->arcs_mtx);
1520
1521         for (ab = list_tail(list); ab; ab = ab_prev) {
1522                 ab_prev = list_prev(list, ab);
1523                 /* prefetch buffers have a minimum lifespan */
1524                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(ab) ||
1525                     (spa && ab->b_spa != spa) ||
1526                     (ab->b_flags & (ARC_PREFETCH|ARC_INDIRECT) &&
1527                     lbolt - ab->b_arc_access < arc_min_prefetch_lifespan)) {
1528                         skipped++;
1529                         continue;
1530                 }
1531                 /* "lookahead" for better eviction candidate */
1532                 if (recycle && ab->b_size != bytes &&
1533                     ab_prev && ab_prev->b_size == bytes)
1534                         continue;
1535                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
1536                 have_lock = MUTEX_HELD(hash_lock);
1537                 if (have_lock || mutex_tryenter(hash_lock)) {
1538                         ASSERT3U(refcount_count(&ab->b_refcnt), ==, 0);
1539                         ASSERT(ab->b_datacnt > 0);
1540                         while (ab->b_buf) {
1541                                 arc_buf_t *buf = ab->b_buf;
1542                                 if (!rw_tryenter(&buf->b_lock, RW_WRITER)) {
1543                                         missed += 1;
1544                                         break;
1545                                 }
1546                                 if (buf->b_data) {
1547                                         bytes_evicted += ab->b_size;
1548                                         if (recycle && ab->b_type == type &&
1549                                             ab->b_size == bytes &&
1550                                             !HDR_L2_WRITING(ab)) {
1551                                                 stolen = buf->b_data;
1552                                                 recycle = FALSE;
1553                                         }
1554                                 }
1555                                 if (buf->b_efunc) {
1556                                         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1557                                         arc_buf_destroy(buf,
1558                                             buf->b_data == stolen, FALSE);
1559                                         ab->b_buf = buf->b_next;
1560                                         buf->b_hdr = &arc_eviction_hdr;
1561                                         buf->b_next = arc_eviction_list;
1562                                         arc_eviction_list = buf;
1563                                         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1564                                         rw_exit(&buf->b_lock);
1565                                 } else {
1566                                         rw_exit(&buf->b_lock);
1567                                         arc_buf_destroy(buf,
1568                                             buf->b_data == stolen, TRUE);
1569                                 }
1570                         }
1571                         if (ab->b_datacnt == 0) {
1572                                 arc_change_state(evicted_state, ab, hash_lock);
1573                                 ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(ab));
1574                                 ab->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
1575                                 ab->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
1576                                 DTRACE_PROBE1(arc__evict, arc_buf_hdr_t *, ab);
1577                         }
1578                         if (!have_lock)
1579                                 mutex_exit(hash_lock);
1580                         if (bytes >= 0 && bytes_evicted >= bytes)
1581                                 break;
1582                 } else {
1583                         missed += 1;
1584                 }
1585         }
1586
1587         mutex_exit(&evicted_state->arcs_mtx);
1588         mutex_exit(&state->arcs_mtx);
1589
1590         if (bytes_evicted < bytes)
1591                 dprintf("only evicted %lld bytes from %x",
1592                     (longlong_t)bytes_evicted, state);
1593
1594         if (skipped)
1595                 ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_skip, skipped);
1596
1597         if (missed)
1598                 ARCSTAT_INCR(arcstat_mutex_miss, missed);
1599
1600         /*
1601          * We have just evicted some date into the ghost state, make
1602          * sure we also adjust the ghost state size if necessary.
1603          */
1604         if (arc_no_grow &&
1605             arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size > arc_c) {
1606                 int64_t mru_over = arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size +
1607                     arc_mru_ghost->arcs_size - arc_c;
1608
1609                 if (mru_over > 0 && arc_mru_ghost->arcs_lsize[type] > 0) {
1610                         int64_t todelete =
1611                             MIN(arc_mru_ghost->arcs_lsize[type], mru_over);
1612                         arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, NULL, todelete);
1613                 } else if (arc_mfu_ghost->arcs_lsize[type] > 0) {
1614                         int64_t todelete = MIN(arc_mfu_ghost->arcs_lsize[type],
1615                             arc_mru_ghost->arcs_size +
1616                             arc_mfu_ghost->arcs_size - arc_c);
1617                         arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, NULL, todelete);
1618                 }
1619         }
1620
1621         return (stolen);
1622 }
1623
1624 /*
1625  * Remove buffers from list until we've removed the specified number of
1626  * bytes.  Destroy the buffers that are removed.
1627  */
1628 static void
1629 arc_evict_ghost(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes)
1630 {
1631         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev;
1632         list_t *list = &state->arcs_list[ARC_BUFC_DATA];
1633         kmutex_t *hash_lock;
1634         uint64_t bytes_deleted = 0;
1635         uint64_t bufs_skipped = 0;
1636
1637         ASSERT(GHOST_STATE(state));
1638 top:
1639         mutex_enter(&state->arcs_mtx);
1640         for (ab = list_tail(list); ab; ab = ab_prev) {
1641                 ab_prev = list_prev(list, ab);
1642                 if (spa && ab->b_spa != spa)
1643                         continue;
1644                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
1645                 if (mutex_tryenter(hash_lock)) {
1646                         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(ab));
1647                         ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1648                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_deleted);
1649                         bytes_deleted += ab->b_size;
1650
1651                         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
1652                                 /*
1653                                  * This buffer is cached on the 2nd Level ARC;
1654                                  * don't destroy the header.
1655                                  */
1656                                 arc_change_state(arc_l2c_only, ab, hash_lock);
1657                                 mutex_exit(hash_lock);
1658                         } else {
1659                                 arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
1660                                 mutex_exit(hash_lock);
1661                                 arc_hdr_destroy(ab);
1662                         }
1663
1664                         DTRACE_PROBE1(arc__delete, arc_buf_hdr_t *, ab);
1665                         if (bytes >= 0 && bytes_deleted >= bytes)
1666                                 break;
1667                 } else {
1668                         if (bytes < 0) {
1669                                 mutex_exit(&state->arcs_mtx);
1670                                 mutex_enter(hash_lock);
1671                                 mutex_exit(hash_lock);
1672                                 goto top;
1673                         }
1674                         bufs_skipped += 1;
1675                 }
1676         }
1677         mutex_exit(&state->arcs_mtx);
1678
1679         if (list == &state->arcs_list[ARC_BUFC_DATA] &&
1680             (bytes < 0 || bytes_deleted < bytes)) {
1681                 list = &state->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA];
1682                 goto top;
1683         }
1684
1685         if (bufs_skipped) {
1686                 ARCSTAT_INCR(arcstat_mutex_miss, bufs_skipped);
1687                 ASSERT(bytes >= 0);
1688         }
1689
1690         if (bytes_deleted < bytes)
1691                 dprintf("only deleted %lld bytes from %p",
1692                     (longlong_t)bytes_deleted, state);
1693 }
1694
1695 static void
1696 arc_adjust(void)
1697 {
1698         int64_t adjustment, delta;
1699
1700         /*
1701          * Adjust MRU size
1702          */
1703
1704         adjustment = MIN(arc_size - arc_c,
1705             arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size + arc_meta_used - arc_p);
1706
1707         if (adjustment > 0 && arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] > 0) {
1708                 delta = MIN(arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], adjustment);
1709                 (void) arc_evict(arc_mru, NULL, delta, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
1710                 adjustment -= delta;
1711         }
1712
1713         if (adjustment > 0 && arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] > 0) {
1714                 delta = MIN(arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], adjustment);
1715                 (void) arc_evict(arc_mru, NULL, delta, FALSE,
1716                     ARC_BUFC_METADATA);
1717         }
1718
1719         /*
1720          * Adjust MFU size
1721          */
1722
1723         adjustment = arc_size - arc_c;
1724
1725         if (adjustment > 0 && arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] > 0) {
1726                 delta = MIN(adjustment, arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]);
1727                 (void) arc_evict(arc_mfu, NULL, delta, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
1728                 adjustment -= delta;
1729         }
1730
1731         if (adjustment > 0 && arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] > 0) {
1732                 int64_t delta = MIN(adjustment,
1733                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]);
1734                 (void) arc_evict(arc_mfu, NULL, delta, FALSE,
1735                     ARC_BUFC_METADATA);
1736         }
1737
1738         /*
1739          * Adjust ghost lists
1740          */
1741
1742         adjustment = arc_mru->arcs_size + arc_mru_ghost->arcs_size - arc_c;
1743
1744         if (adjustment > 0 && arc_mru_ghost->arcs_size > 0) {
1745                 delta = MIN(arc_mru_ghost->arcs_size, adjustment);
1746                 arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, NULL, delta);
1747         }
1748
1749         adjustment =
1750             arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size - arc_c;
1751
1752         if (adjustment > 0 && arc_mfu_ghost->arcs_size > 0) {
1753                 delta = MIN(arc_mfu_ghost->arcs_size, adjustment);
1754                 arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, NULL, delta);
1755         }
1756 }
1757
1758 static void
1759 arc_do_user_evicts(void)
1760 {
1761         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1762         while (arc_eviction_list != NULL) {
1763                 arc_buf_t *buf = arc_eviction_list;
1764                 arc_eviction_list = buf->b_next;
1765                 rw_enter(&buf->b_lock, RW_WRITER);
1766                 buf->b_hdr = NULL;
1767                 rw_exit(&buf->b_lock);
1768                 mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1769
1770                 if (buf->b_efunc != NULL)
1771                         VERIFY(buf->b_efunc(buf) == 0);
1772
1773                 buf->b_efunc = NULL;
1774                 buf->b_private = NULL;
1775                 kmem_cache_free(buf_cache, buf);
1776                 mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1777         }
1778         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1779 }
1780
1781 /*
1782  * Flush all *evictable* data from the cache for the given spa.
1783  * NOTE: this will not touch "active" (i.e. referenced) data.
1784  */
1785 void
1786 arc_flush(spa_t *spa)
1787 {
1788         uint64_t guid = 0;
1789
1790         if (spa)
1791                 guid = spa_guid(spa);
1792
1793         while (list_head(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_DATA])) {
1794                 (void) arc_evict(arc_mru, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
1795                 if (spa)
1796                         break;
1797         }
1798         while (list_head(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA])) {
1799                 (void) arc_evict(arc_mru, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_METADATA);
1800                 if (spa)
1801                         break;
1802         }
1803         while (list_head(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_DATA])) {
1804                 (void) arc_evict(arc_mfu, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
1805                 if (spa)
1806                         break;
1807         }
1808         while (list_head(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA])) {
1809                 (void) arc_evict(arc_mfu, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_METADATA);
1810                 if (spa)
1811                         break;
1812         }
1813
1814         arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, guid, -1);
1815         arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, guid, -1);
1816
1817         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
1818         arc_do_user_evicts();
1819         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
1820         ASSERT(spa || arc_eviction_list == NULL);
1821 }
1822
1823 void
1824 arc_shrink(void)
1825 {
1826         if (arc_c > arc_c_min) {
1827                 uint64_t to_free;
1828
1829 #ifdef _KERNEL
1830                 to_free = MAX(arc_c >> arc_shrink_shift, ptob(needfree));
1831 #else
1832                 to_free = arc_c >> arc_shrink_shift;
1833 #endif
1834                 if (arc_c > arc_c_min + to_free)
1835                         atomic_add_64(&arc_c, -to_free);
1836                 else
1837                         arc_c = arc_c_min;
1838
1839                 atomic_add_64(&arc_p, -(arc_p >> arc_shrink_shift));
1840                 if (arc_c > arc_size)
1841                         arc_c = MAX(arc_size, arc_c_min);
1842                 if (arc_p > arc_c)
1843                         arc_p = (arc_c >> 1);
1844                 ASSERT(arc_c >= arc_c_min);
1845                 ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
1846         }
1847
1848         if (arc_size > arc_c)
1849                 arc_adjust();
1850 }
1851
1852 static int
1853 arc_reclaim_needed(void)
1854 {
1855         uint64_t extra;
1856
1857 #ifdef _KERNEL
1858
1859         if (needfree)
1860                 return (1);
1861
1862         /*
1863          * take 'desfree' extra pages, so we reclaim sooner, rather than later
1864          */
1865         extra = desfree;
1866
1867         /*
1868          * check that we're out of range of the pageout scanner.  It starts to
1869          * schedule paging if freemem is less than lotsfree and needfree.
1870          * lotsfree is the high-water mark for pageout, and needfree is the
1871          * number of needed free pages.  We add extra pages here to make sure
1872          * the scanner doesn't start up while we're freeing memory.
1873          */
1874         if (freemem < lotsfree + needfree + extra)
1875                 return (1);
1876
1877         /*
1878          * check to make sure that swapfs has enough space so that anon
1879          * reservations can still succeed. anon_resvmem() checks that the
1880          * availrmem is greater than swapfs_minfree, and the number of reserved
1881          * swap pages.  We also add a bit of extra here just to prevent
1882          * circumstances from getting really dire.
1883          */
1884         if (availrmem < swapfs_minfree + swapfs_reserve + extra)
1885                 return (1);
1886
1887 #if defined(__i386)
1888         /*
1889          * If we're on an i386 platform, it's possible that we'll exhaust the
1890          * kernel heap space before we ever run out of available physical
1891          * memory.  Most checks of the size of the heap_area compare against
1892          * tune.t_minarmem, which is the minimum available real memory that we
1893          * can have in the system.  However, this is generally fixed at 25 pages
1894          * which is so low that it's useless.  In this comparison, we seek to
1895          * calculate the total heap-size, and reclaim if more than 3/4ths of the
1896          * heap is allocated.  (Or, in the calculation, if less than 1/4th is
1897          * free)
1898          */
1899         if (btop(vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE)) <
1900             (btop(vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE | VMEM_ALLOC)) >> 2))
1901                 return (1);
1902 #endif
1903
1904 #else
1905         if (spa_get_random(100) == 0)
1906                 return (1);
1907 #endif
1908         return (0);
1909 }
1910
1911 static void
1912 arc_kmem_reap_now(arc_reclaim_strategy_t strat)
1913 {
1914         size_t                  i;
1915         kmem_cache_t            *prev_cache = NULL;
1916         kmem_cache_t            *prev_data_cache = NULL;
1917         extern kmem_cache_t     *zio_buf_cache[];
1918         extern kmem_cache_t     *zio_data_buf_cache[];
1919
1920 #ifdef _KERNEL
1921         if (arc_meta_used >= arc_meta_limit) {
1922                 /*
1923                  * We are exceeding our meta-data cache limit.
1924                  * Purge some DNLC entries to release holds on meta-data.
1925                  */
1926                 dnlc_reduce_cache((void *)(uintptr_t)arc_reduce_dnlc_percent);
1927         }
1928 #if defined(__i386)
1929         /*
1930          * Reclaim unused memory from all kmem caches.
1931          */
1932         kmem_reap();
1933 #endif
1934 #endif
1935
1936         /*
1937          * An aggressive reclamation will shrink the cache size as well as
1938          * reap free buffers from the arc kmem caches.
1939          */
1940         if (strat == ARC_RECLAIM_AGGR)
1941                 arc_shrink();
1942
1943         for (i = 0; i < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; i++) {
1944                 if (zio_buf_cache[i] != prev_cache) {
1945                         prev_cache = zio_buf_cache[i];
1946                         kmem_cache_reap_now(zio_buf_cache[i]);
1947                 }
1948                 if (zio_data_buf_cache[i] != prev_data_cache) {
1949                         prev_data_cache = zio_data_buf_cache[i];
1950                         kmem_cache_reap_now(zio_data_buf_cache[i]);
1951                 }
1952         }
1953         kmem_cache_reap_now(buf_cache);
1954         kmem_cache_reap_now(hdr_cache);
1955 }
1956
1957 static void
1958 arc_reclaim_thread(void)
1959 {
1960         clock_t                 growtime = 0;
1961         arc_reclaim_strategy_t  last_reclaim = ARC_RECLAIM_CONS;
1962         callb_cpr_t             cpr;
1963
1964         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &arc_reclaim_thr_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
1965
1966         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
1967         while (arc_thread_exit == 0) {
1968                 if (arc_reclaim_needed()) {
1969
1970                         if (arc_no_grow) {
1971                                 if (last_reclaim == ARC_RECLAIM_CONS) {
1972                                         last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
1973                                 } else {
1974                                         last_reclaim = ARC_RECLAIM_CONS;
1975                                 }
1976                         } else {
1977                                 arc_no_grow = TRUE;
1978                                 last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
1979                                 membar_producer();
1980                         }
1981
1982                         /* reset the growth delay for every reclaim */
1983                         growtime = lbolt + (arc_grow_retry * hz);
1984
1985                         arc_kmem_reap_now(last_reclaim);
1986                         arc_warm = B_TRUE;
1987
1988                 } else if (arc_no_grow && lbolt >= growtime) {
1989                         arc_no_grow = FALSE;
1990                 }
1991
1992                 if (2 * arc_c < arc_size +
1993                     arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size)
1994                         arc_adjust();
1995
1996                 if (arc_eviction_list != NULL)
1997                         arc_do_user_evicts();
1998
1999                 /* block until needed, or one second, whichever is shorter */
2000                 CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
2001                 (void) cv_timedwait(&arc_reclaim_thr_cv,
2002                     &arc_reclaim_thr_lock, (lbolt + hz));
2003                 CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &arc_reclaim_thr_lock);
2004         }
2005
2006         arc_thread_exit = 0;
2007         cv_broadcast(&arc_reclaim_thr_cv);
2008         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);           /* drops arc_reclaim_thr_lock */
2009         thread_exit();
2010 }
2011
2012 /*
2013  * Adapt arc info given the number of bytes we are trying to add and
2014  * the state that we are comming from.  This function is only called
2015  * when we are adding new content to the cache.
2016  */
2017 static void
2018 arc_adapt(int bytes, arc_state_t *state)
2019 {
2020         int mult;
2021         uint64_t arc_p_min = (arc_c >> arc_p_min_shift);
2022
2023         if (state == arc_l2c_only)
2024                 return;
2025
2026         ASSERT(bytes > 0);
2027         /*
2028          * Adapt the target size of the MRU list:
2029          *      - if we just hit in the MRU ghost list, then increase
2030          *        the target size of the MRU list.
2031          *      - if we just hit in the MFU ghost list, then increase
2032          *        the target size of the MFU list by decreasing the
2033          *        target size of the MRU list.
2034          */
2035         if (state == arc_mru_ghost) {
2036                 mult = ((arc_mru_ghost->arcs_size >= arc_mfu_ghost->arcs_size) ?
2037                     1 : (arc_mfu_ghost->arcs_size/arc_mru_ghost->arcs_size));
2038
2039                 arc_p = MIN(arc_c - arc_p_min, arc_p + bytes * mult);
2040         } else if (state == arc_mfu_ghost) {
2041                 uint64_t delta;
2042
2043                 mult = ((arc_mfu_ghost->arcs_size >= arc_mru_ghost->arcs_size) ?
2044                     1 : (arc_mru_ghost->arcs_size/arc_mfu_ghost->arcs_size));
2045
2046                 delta = MIN(bytes * mult, arc_p);
2047                 arc_p = MAX(arc_p_min, arc_p - delta);
2048         }
2049         ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2050
2051         if (arc_reclaim_needed()) {
2052                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
2053                 return;
2054         }
2055
2056         if (arc_no_grow)
2057                 return;
2058
2059         if (arc_c >= arc_c_max)
2060                 return;
2061
2062         /*
2063          * If we're within (2 * maxblocksize) bytes of the target
2064          * cache size, increment the target cache size
2065          */
2066         if (arc_size > arc_c - (2ULL << SPA_MAXBLOCKSHIFT)) {
2067                 atomic_add_64(&arc_c, (int64_t)bytes);
2068                 if (arc_c > arc_c_max)
2069                         arc_c = arc_c_max;
2070                 else if (state == arc_anon)
2071                         atomic_add_64(&arc_p, (int64_t)bytes);
2072                 if (arc_p > arc_c)
2073                         arc_p = arc_c;
2074         }
2075         ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2076 }
2077
2078 /*
2079  * Check if the cache has reached its limits and eviction is required
2080  * prior to insert.
2081  */
2082 static int
2083 arc_evict_needed(arc_buf_contents_t type)
2084 {
2085         if (type == ARC_BUFC_METADATA && arc_meta_used >= arc_meta_limit)
2086                 return (1);
2087
2088 #ifdef _KERNEL
2089         /*
2090          * If zio data pages are being allocated out of a separate heap segment,
2091          * then enforce that the size of available vmem for this area remains
2092          * above about 1/32nd free.
2093          */
2094         if (type == ARC_BUFC_DATA && zio_arena != NULL &&
2095             vmem_size(zio_arena, VMEM_FREE) <
2096             (vmem_size(zio_arena, VMEM_ALLOC) >> 5))
2097                 return (1);
2098 #endif
2099
2100         if (arc_reclaim_needed())
2101                 return (1);
2102
2103         return (arc_size > arc_c);
2104 }
2105
2106 /*
2107  * The buffer, supplied as the first argument, needs a data block.
2108  * So, if we are at cache max, determine which cache should be victimized.
2109  * We have the following cases:
2110  *
2111  * 1. Insert for MRU, p > sizeof(arc_anon + arc_mru) ->
2112  * In this situation if we're out of space, but the resident size of the MFU is
2113  * under the limit, victimize the MFU cache to satisfy this insertion request.
2114  *
2115  * 2. Insert for MRU, p <= sizeof(arc_anon + arc_mru) ->
2116  * Here, we've used up all of the available space for the MRU, so we need to
2117  * evict from our own cache instead.  Evict from the set of resident MRU
2118  * entries.
2119  *
2120  * 3. Insert for MFU (c - p) > sizeof(arc_mfu) ->
2121  * c minus p represents the MFU space in the cache, since p is the size of the
2122  * cache that is dedicated to the MRU.  In this situation there's still space on
2123  * the MFU side, so the MRU side needs to be victimized.
2124  *
2125  * 4. Insert for MFU (c - p) < sizeof(arc_mfu) ->
2126  * MFU's resident set is consuming more space than it has been allotted.  In
2127  * this situation, we must victimize our own cache, the MFU, for this insertion.
2128  */
2129 static void
2130 arc_get_data_buf(arc_buf_t *buf)
2131 {
2132         arc_state_t             *state = buf->b_hdr->b_state;
2133         uint64_t                size = buf->b_hdr->b_size;
2134         arc_buf_contents_t      type = buf->b_hdr->b_type;
2135
2136         arc_adapt(size, state);
2137
2138         /*
2139          * We have not yet reached cache maximum size,
2140          * just allocate a new buffer.
2141          */
2142         if (!arc_evict_needed(type)) {
2143                 if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2144                         buf->b_data = zio_buf_alloc(size);
2145                         arc_space_consume(size, ARC_SPACE_DATA);
2146                 } else {
2147                         ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
2148                         buf->b_data = zio_data_buf_alloc(size);
2149                         ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, size);
2150                         atomic_add_64(&arc_size, size);
2151                 }
2152                 goto out;
2153         }
2154
2155         /*
2156          * If we are prefetching from the mfu ghost list, this buffer
2157          * will end up on the mru list; so steal space from there.
2158          */
2159         if (state == arc_mfu_ghost)
2160                 state = buf->b_hdr->b_flags & ARC_PREFETCH ? arc_mru : arc_mfu;
2161         else if (state == arc_mru_ghost)
2162                 state = arc_mru;
2163
2164         if (state == arc_mru || state == arc_anon) {
2165                 uint64_t mru_used = arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size;
2166                 state = (arc_mfu->arcs_lsize[type] >= size &&
2167                     arc_p > mru_used) ? arc_mfu : arc_mru;
2168         } else {
2169                 /* MFU cases */
2170                 uint64_t mfu_space = arc_c - arc_p;
2171                 state =  (arc_mru->arcs_lsize[type] >= size &&
2172                     mfu_space > arc_mfu->arcs_size) ? arc_mru : arc_mfu;
2173         }
2174         if ((buf->b_data = arc_evict(state, NULL, size, TRUE, type)) == NULL) {
2175                 if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2176                         buf->b_data = zio_buf_alloc(size);
2177                         arc_space_consume(size, ARC_SPACE_DATA);
2178                 } else {
2179                         ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
2180                         buf->b_data = zio_data_buf_alloc(size);
2181                         ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, size);
2182                         atomic_add_64(&arc_size, size);
2183                 }
2184                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_recycle_miss);
2185         }
2186         ASSERT(buf->b_data != NULL);
2187 out:
2188         /*
2189          * Update the state size.  Note that ghost states have a
2190          * "ghost size" and so don't need to be updated.
2191          */
2192         if (!GHOST_STATE(buf->b_hdr->b_state)) {
2193                 arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
2194
2195                 atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_size, size);
2196                 if (list_link_active(&hdr->b_arc_node)) {
2197                         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
2198                         atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_lsize[type], size);
2199                 }
2200                 /*
2201                  * If we are growing the cache, and we are adding anonymous
2202                  * data, and we have outgrown arc_p, update arc_p
2203                  */
2204                 if (arc_size < arc_c && hdr->b_state == arc_anon &&
2205                     arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size > arc_p)
2206                         arc_p = MIN(arc_c, arc_p + size);
2207         }
2208 }
2209
2210 /*
2211  * This routine is called whenever a buffer is accessed.
2212  * NOTE: the hash lock is dropped in this function.
2213  */
2214 static void
2215 arc_access(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t *hash_lock)
2216 {
2217         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
2218
2219         if (buf->b_state == arc_anon) {
2220                 /*
2221                  * This buffer is not in the cache, and does not
2222                  * appear in our "ghost" list.  Add the new buffer
2223                  * to the MRU state.
2224                  */
2225
2226                 ASSERT(buf->b_arc_access == 0);
2227                 buf->b_arc_access = lbolt;
2228                 DTRACE_PROBE1(new_state__mru, arc_buf_hdr_t *, buf);
2229                 arc_change_state(arc_mru, buf, hash_lock);
2230
2231         } else if (buf->b_state == arc_mru) {
2232                 /*
2233                  * If this buffer is here because of a prefetch, then either:
2234                  * - clear the flag if this is a "referencing" read
2235                  *   (any subsequent access will bump this into the MFU state).
2236                  * or
2237                  * - move the buffer to the head of the list if this is
2238                  *   another prefetch (to make it less likely to be evicted).
2239                  */
2240                 if ((buf->b_flags & ARC_PREFETCH) != 0) {
2241                         if (refcount_count(&buf->b_refcnt) == 0) {
2242                                 ASSERT(list_link_active(&buf->b_arc_node));
2243                         } else {
2244                                 buf->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
2245                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_hits);
2246                         }
2247                         buf->b_arc_access = lbolt;
2248                         return;
2249                 }
2250
2251                 /*
2252                  * This buffer has been "accessed" only once so far,
2253                  * but it is still in the cache. Move it to the MFU
2254                  * state.
2255                  */
2256                 if (lbolt > buf->b_arc_access + ARC_MINTIME) {
2257                         /*
2258                          * More than 125ms have passed since we
2259                          * instantiated this buffer.  Move it to the
2260                          * most frequently used state.
2261                          */
2262                         buf->b_arc_access = lbolt;
2263                         DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2264                         arc_change_state(arc_mfu, buf, hash_lock);
2265                 }
2266                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_hits);
2267         } else if (buf->b_state == arc_mru_ghost) {
2268                 arc_state_t     *new_state;
2269                 /*
2270                  * This buffer has been "accessed" recently, but
2271                  * was evicted from the cache.  Move it to the
2272                  * MFU state.
2273                  */
2274
2275                 if (buf->b_flags & ARC_PREFETCH) {
2276                         new_state = arc_mru;
2277                         if (refcount_count(&buf->b_refcnt) > 0)
2278                                 buf->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
2279                         DTRACE_PROBE1(new_state__mru, arc_buf_hdr_t *, buf);
2280                 } else {
2281                         new_state = arc_mfu;
2282                         DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2283                 }
2284
2285                 buf->b_arc_access = lbolt;
2286                 arc_change_state(new_state, buf, hash_lock);
2287
2288                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_ghost_hits);
2289         } else if (buf->b_state == arc_mfu) {
2290                 /*
2291                  * This buffer has been accessed more than once and is
2292                  * still in the cache.  Keep it in the MFU state.
2293                  *
2294                  * NOTE: an add_reference() that occurred when we did
2295                  * the arc_read() will have kicked this off the list.
2296                  * If it was a prefetch, we will explicitly move it to
2297                  * the head of the list now.
2298                  */
2299                 if ((buf->b_flags & ARC_PREFETCH) != 0) {
2300                         ASSERT(refcount_count(&buf->b_refcnt) == 0);
2301                         ASSERT(list_link_active(&buf->b_arc_node));
2302                 }
2303                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mfu_hits);
2304                 buf->b_arc_access = lbolt;
2305         } else if (buf->b_state == arc_mfu_ghost) {
2306                 arc_state_t     *new_state = arc_mfu;
2307                 /*
2308                  * This buffer has been accessed more than once but has
2309                  * been evicted from the cache.  Move it back to the
2310                  * MFU state.
2311                  */
2312
2313                 if (buf->b_flags & ARC_PREFETCH) {
2314                         /*
2315                          * This is a prefetch access...
2316                          * move this block back to the MRU state.
2317                          */
2318                         ASSERT3U(refcount_count(&buf->b_refcnt), ==, 0);
2319                         new_state = arc_mru;
2320                 }
2321
2322                 buf->b_arc_access = lbolt;
2323                 DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2324                 arc_change_state(new_state, buf, hash_lock);
2325
2326                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mfu_ghost_hits);
2327         } else if (buf->b_state == arc_l2c_only) {
2328                 /*
2329                  * This buffer is on the 2nd Level ARC.
2330                  */
2331
2332                 buf->b_arc_access = lbolt;
2333                 DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2334                 arc_change_state(arc_mfu, buf, hash_lock);
2335         } else {
2336                 ASSERT(!"invalid arc state");
2337         }
2338 }
2339
2340 /* a generic arc_done_func_t which you can use */
2341 /* ARGSUSED */
2342 void
2343 arc_bcopy_func(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
2344 {
2345         bcopy(buf->b_data, arg, buf->b_hdr->b_size);
2346         VERIFY(arc_buf_remove_ref(buf, arg) == 1);
2347 }
2348
2349 /* a generic arc_done_func_t */
2350 void
2351 arc_getbuf_func(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
2352 {
2353         arc_buf_t **bufp = arg;
2354         if (zio && zio->io_error) {
2355                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(buf, arg) == 1);
2356                 *bufp = NULL;
2357         } else {
2358                 *bufp = buf;
2359         }
2360 }
2361
2362 static void
2363 arc_read_done(zio_t *zio)
2364 {
2365         arc_buf_hdr_t   *hdr, *found;
2366         arc_buf_t       *buf;
2367         arc_buf_t       *abuf;  /* buffer we're assigning to callback */
2368         kmutex_t        *hash_lock;
2369         arc_callback_t  *callback_list, *acb;
2370         int             freeable = FALSE;
2371
2372         buf = zio->io_private;
2373         hdr = buf->b_hdr;
2374
2375         /*
2376          * The hdr was inserted into hash-table and removed from lists
2377          * prior to starting I/O.  We should find this header, since
2378          * it's in the hash table, and it should be legit since it's
2379          * not possible to evict it during the I/O.  The only possible
2380          * reason for it not to be found is if we were freed during the
2381          * read.
2382          */
2383         found = buf_hash_find(hdr->b_spa, &hdr->b_dva, hdr->b_birth,
2384             &hash_lock);
2385
2386         ASSERT((found == NULL && HDR_FREED_IN_READ(hdr) && hash_lock == NULL) ||
2387             (found == hdr && DVA_EQUAL(&hdr->b_dva, BP_IDENTITY(zio->io_bp))) ||
2388             (found == hdr && HDR_L2_READING(hdr)));
2389
2390         hdr->b_flags &= ~ARC_L2_EVICTED;
2391         if (l2arc_noprefetch && (hdr->b_flags & ARC_PREFETCH))
2392                 hdr->b_flags &= ~ARC_L2CACHE;
2393
2394         /* byteswap if necessary */
2395         callback_list = hdr->b_acb;
2396         ASSERT(callback_list != NULL);
2397         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(zio->io_bp)) {
2398                 arc_byteswap_func_t *func = BP_GET_LEVEL(zio->io_bp) > 0 ?
2399                     byteswap_uint64_array :
2400                     dmu_ot[BP_GET_TYPE(zio->io_bp)].ot_byteswap;
2401                 func(buf->b_data, hdr->b_size);
2402         }
2403
2404         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
2405
2406         /* create copies of the data buffer for the callers */
2407         abuf = buf;
2408         for (acb = callback_list; acb; acb = acb->acb_next) {
2409                 if (acb->acb_done) {
2410                         if (abuf == NULL)
2411                                 abuf = arc_buf_clone(buf);
2412                         acb->acb_buf = abuf;
2413                         abuf = NULL;
2414                 }
2415         }
2416         hdr->b_acb = NULL;
2417         hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
2418         ASSERT(!HDR_BUF_AVAILABLE(hdr));
2419         if (abuf == buf)
2420                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
2421
2422         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt) || callback_list != NULL);
2423
2424         if (zio->io_error != 0) {
2425                 hdr->b_flags |= ARC_IO_ERROR;
2426                 if (hdr->b_state != arc_anon)
2427                         arc_change_state(arc_anon, hdr, hash_lock);
2428                 if (HDR_IN_HASH_TABLE(hdr))
2429                         buf_hash_remove(hdr);
2430                 freeable = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
2431         }
2432
2433         /*
2434          * Broadcast before we drop the hash_lock to avoid the possibility
2435          * that the hdr (and hence the cv) might be freed before we get to
2436          * the cv_broadcast().
2437          */
2438         cv_broadcast(&hdr->b_cv);
2439
2440         if (hash_lock) {
2441                 /*
2442                  * Only call arc_access on anonymous buffers.  This is because
2443                  * if we've issued an I/O for an evicted buffer, we've already
2444                  * called arc_access (to prevent any simultaneous readers from
2445                  * getting confused).
2446                  */
2447                 if (zio->io_error == 0 && hdr->b_state == arc_anon)
2448                         arc_access(hdr, hash_lock);
2449                 mutex_exit(hash_lock);
2450         } else {
2451                 /*
2452                  * This block was freed while we waited for the read to
2453                  * complete.  It has been removed from the hash table and
2454                  * moved to the anonymous state (so that it won't show up
2455                  * in the cache).
2456                  */
2457                 ASSERT3P(hdr->b_state, ==, arc_anon);
2458                 freeable = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
2459         }
2460
2461         /* execute each callback and free its structure */
2462         while ((acb = callback_list) != NULL) {
2463                 if (acb->acb_done)
2464                         acb->acb_done(zio, acb->acb_buf, acb->acb_private);
2465
2466                 if (acb->acb_zio_dummy != NULL) {
2467                         acb->acb_zio_dummy->io_error = zio->io_error;
2468                         zio_nowait(acb->acb_zio_dummy);
2469                 }
2470
2471                 callback_list = acb->acb_next;
2472                 kmem_free(acb, sizeof (arc_callback_t));
2473         }
2474
2475         if (freeable)
2476                 arc_hdr_destroy(hdr);
2477 }
2478
2479 /*
2480  * "Read" the block block at the specified DVA (in bp) via the
2481  * cache.  If the block is found in the cache, invoke the provided
2482  * callback immediately and return.  Note that the `zio' parameter
2483  * in the callback will be NULL in this case, since no IO was
2484  * required.  If the block is not in the cache pass the read request
2485  * on to the spa with a substitute callback function, so that the
2486  * requested block will be added to the cache.
2487  *
2488  * If a read request arrives for a block that has a read in-progress,
2489  * either wait for the in-progress read to complete (and return the
2490  * results); or, if this is a read with a "done" func, add a record
2491  * to the read to invoke the "done" func when the read completes,
2492  * and return; or just return.
2493  *
2494  * arc_read_done() will invoke all the requested "done" functions
2495  * for readers of this block.
2496  *
2497  * Normal callers should use arc_read and pass the arc buffer and offset
2498  * for the bp.  But if you know you don't need locking, you can use
2499  * arc_read_bp.
2500  */
2501 int
2502 arc_read(zio_t *pio, spa_t *spa, blkptr_t *bp, arc_buf_t *pbuf,
2503     arc_done_func_t *done, void *private, int priority, int zio_flags,
2504     uint32_t *arc_flags, const zbookmark_t *zb)
2505 {
2506         int err;
2507         arc_buf_hdr_t *hdr = pbuf->b_hdr;
2508
2509         ASSERT(!refcount_is_zero(&pbuf->b_hdr->b_refcnt));
2510         ASSERT3U((char *)bp - (char *)pbuf->b_data, <, pbuf->b_hdr->b_size);
2511         rw_enter(&pbuf->b_lock, RW_READER);
2512
2513         err = arc_read_nolock(pio, spa, bp, done, private, priority,
2514             zio_flags, arc_flags, zb);
2515
2516         ASSERT3P(hdr, ==, pbuf->b_hdr);
2517         rw_exit(&pbuf->b_lock);
2518         return (err);
2519 }
2520
2521 int
2522 arc_read_nolock(zio_t *pio, spa_t *spa, blkptr_t *bp,
2523     arc_done_func_t *done, void *private, int priority, int zio_flags,
2524     uint32_t *arc_flags, const zbookmark_t *zb)
2525 {
2526         arc_buf_hdr_t *hdr;
2527         arc_buf_t *buf;
2528         kmutex_t *hash_lock;
2529         zio_t *rzio;
2530         uint64_t guid = spa_guid(spa);
2531
2532 top:
2533         hdr = buf_hash_find(guid, BP_IDENTITY(bp), bp->blk_birth, &hash_lock);
2534         if (hdr && hdr->b_datacnt > 0) {
2535
2536                 *arc_flags |= ARC_CACHED;
2537
2538                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
2539
2540                         if (*arc_flags & ARC_WAIT) {
2541                                 cv_wait(&hdr->b_cv, hash_lock);
2542                                 mutex_exit(hash_lock);
2543                                 goto top;
2544                         }
2545                         ASSERT(*arc_flags & ARC_NOWAIT);
2546
2547                         if (done) {
2548                                 arc_callback_t  *acb = NULL;
2549
2550                                 acb = kmem_zalloc(sizeof (arc_callback_t),
2551                                     KM_SLEEP);
2552                                 acb->acb_done = done;
2553                                 acb->acb_private = private;
2554                                 if (pio != NULL)
2555                                         acb->acb_zio_dummy = zio_null(pio,
2556                                             spa, NULL, NULL, NULL, zio_flags);
2557
2558                                 ASSERT(acb->acb_done != NULL);
2559                                 acb->acb_next = hdr->b_acb;
2560                                 hdr->b_acb = acb;
2561                                 add_reference(hdr, hash_lock, private);
2562                                 mutex_exit(hash_lock);
2563                                 return (0);
2564                         }
2565                         mutex_exit(hash_lock);
2566                         return (0);
2567                 }
2568
2569                 ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
2570
2571                 if (done) {
2572                         add_reference(hdr, hash_lock, private);
2573                         /*
2574                          * If this block is already in use, create a new
2575                          * copy of the data so that we will be guaranteed
2576                          * that arc_release() will always succeed.
2577                          */
2578                         buf = hdr->b_buf;
2579                         ASSERT(buf);
2580                         ASSERT(buf->b_data);
2581                         if (HDR_BUF_AVAILABLE(hdr)) {
2582                                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
2583                                 hdr->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
2584                         } else {
2585                                 buf = arc_buf_clone(buf);
2586                         }
2587                 } else if (*arc_flags & ARC_PREFETCH &&
2588                     refcount_count(&hdr->b_refcnt) == 0) {
2589                         hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
2590                 }
2591                 DTRACE_PROBE1(arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
2592                 arc_access(hdr, hash_lock);
2593                 if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
2594                         hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
2595                 mutex_exit(hash_lock);
2596                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_hits);
2597                 ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
2598                     demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
2599                     data, metadata, hits);
2600
2601                 if (done)
2602                         done(NULL, buf, private);
2603         } else {
2604                 uint64_t size = BP_GET_LSIZE(bp);
2605                 arc_callback_t  *acb;
2606                 vdev_t *vd = NULL;
2607                 daddr_t addr;
2608                 boolean_t devw = B_FALSE;
2609
2610                 if (hdr == NULL) {
2611                         /* this block is not in the cache */
2612                         arc_buf_hdr_t   *exists;
2613                         arc_buf_contents_t type = BP_GET_BUFC_TYPE(bp);
2614                         buf = arc_buf_alloc(spa, size, private, type);
2615                         hdr = buf->b_hdr;
2616                         hdr->b_dva = *BP_IDENTITY(bp);
2617                         hdr->b_birth = bp->blk_birth;
2618                         hdr->b_cksum0 = bp->blk_cksum.zc_word[0];
2619                         exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
2620                         if (exists) {
2621                                 /* somebody beat us to the hash insert */
2622                                 mutex_exit(hash_lock);
2623                                 bzero(&hdr->b_dva, sizeof (dva_t));
2624                                 hdr->b_birth = 0;
2625                                 hdr->b_cksum0 = 0;
2626                                 (void) arc_buf_remove_ref(buf, private);
2627                                 goto top; /* restart the IO request */
2628                         }
2629                         /* if this is a prefetch, we don't have a reference */
2630                         if (*arc_flags & ARC_PREFETCH) {
2631                                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock,
2632                                     private);
2633                                 hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
2634                         }
2635                         if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
2636                                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
2637                         if (BP_GET_LEVEL(bp) > 0)
2638                                 hdr->b_flags |= ARC_INDIRECT;
2639                 } else {
2640                         /* this block is in the ghost cache */
2641                         ASSERT(GHOST_STATE(hdr->b_state));
2642                         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
2643                         ASSERT3U(refcount_count(&hdr->b_refcnt), ==, 0);
2644                         ASSERT(hdr->b_buf == NULL);
2645
2646                         /* if this is a prefetch, we don't have a reference */
2647                         if (*arc_flags & ARC_PREFETCH)
2648                                 hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
2649                         else
2650                                 add_reference(hdr, hash_lock, private);
2651                         if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
2652                                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
2653                         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
2654                         buf->b_hdr = hdr;
2655                         buf->b_data = NULL;
2656                         buf->b_efunc = NULL;
2657                         buf->b_private = NULL;
2658                         buf->b_next = NULL;
2659                         hdr->b_buf = buf;
2660                         arc_get_data_buf(buf);
2661                         ASSERT(hdr->b_datacnt == 0);
2662                         hdr->b_datacnt = 1;
2663
2664                 }
2665
2666                 acb = kmem_zalloc(sizeof (arc_callback_t), KM_SLEEP);
2667                 acb->acb_done = done;
2668                 acb->acb_private = private;
2669
2670                 ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
2671                 hdr->b_acb = acb;
2672                 hdr->b_flags |= ARC_IO_IN_PROGRESS;
2673
2674                 /*
2675                  * If the buffer has been evicted, migrate it to a present state
2676                  * before issuing the I/O.  Once we drop the hash-table lock,
2677                  * the header will be marked as I/O in progress and have an
2678                  * attached buffer.  At this point, anybody who finds this
2679                  * buffer ought to notice that it's legit but has a pending I/O.
2680                  */
2681
2682                 if (GHOST_STATE(hdr->b_state))
2683                         arc_access(hdr, hash_lock);
2684
2685                 if (HDR_L2CACHE(hdr) && hdr->b_l2hdr != NULL &&
2686                     (vd = hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_vdev) != NULL) {
2687                         devw = hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_writing;
2688                         addr = hdr->b_l2hdr->b_daddr;
2689                         /*
2690                          * Lock out device removal.
2691                          */
2692                         if (vdev_is_dead(vd) ||
2693                             !spa_config_tryenter(spa, SCL_L2ARC, vd, RW_READER))
2694                                 vd = NULL;
2695                 }
2696
2697                 mutex_exit(hash_lock);
2698
2699                 ASSERT3U(hdr->b_size, ==, size);
2700                 DTRACE_PROBE3(arc__miss, blkptr_t *, bp, uint64_t, size,
2701                     zbookmark_t *, zb);
2702                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_misses);
2703                 ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
2704                     demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
2705                     data, metadata, misses);
2706
2707                 if (vd != NULL && l2arc_ndev != 0 && !(l2arc_norw && devw)) {
2708                         /*
2709                          * Read from the L2ARC if the following are true:
2710                          * 1. The L2ARC vdev was previously cached.
2711                          * 2. This buffer still has L2ARC metadata.
2712                          * 3. This buffer isn't currently writing to the L2ARC.
2713                          * 4. The L2ARC entry wasn't evicted, which may
2714                          *    also have invalidated the vdev.
2715                          * 5. This isn't prefetch and l2arc_noprefetch is set.
2716                          */
2717                         if (hdr->b_l2hdr != NULL &&
2718                             !HDR_L2_WRITING(hdr) && !HDR_L2_EVICTED(hdr) &&
2719                             !(l2arc_noprefetch && HDR_PREFETCH(hdr))) {
2720                                 l2arc_read_callback_t *cb;
2721
2722                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
2723                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_hits);
2724
2725                                 cb = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_read_callback_t),
2726                                     KM_SLEEP);
2727                                 cb->l2rcb_buf = buf;
2728                                 cb->l2rcb_spa = spa;
2729                                 cb->l2rcb_bp = *bp;
2730                                 cb->l2rcb_zb = *zb;
2731                                 cb->l2rcb_flags = zio_flags;
2732
2733                                 /*
2734                                  * l2arc read.  The SCL_L2ARC lock will be
2735                                  * released by l2arc_read_done().
2736                                  */
2737                                 rzio = zio_read_phys(pio, vd, addr, size,
2738                                     buf->b_data, ZIO_CHECKSUM_OFF,
2739                                     l2arc_read_done, cb, priority, zio_flags |
2740                                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_CANFAIL |
2741                                     ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE |
2742                                     ZIO_FLAG_DONT_RETRY, B_FALSE);
2743                                 DTRACE_PROBE2(l2arc__read, vdev_t *, vd,
2744                                     zio_t *, rzio);
2745                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_read_bytes, size);
2746
2747                                 if (*arc_flags & ARC_NOWAIT) {
2748                                         zio_nowait(rzio);
2749                                         return (0);
2750                                 }
2751
2752                                 ASSERT(*arc_flags & ARC_WAIT);
2753                                 if (zio_wait(rzio) == 0)
2754                                         return (0);
2755
2756                                 /* l2arc read error; goto zio_read() */
2757                         } else {
2758                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__miss,
2759                                     arc_buf_hdr_t *, hdr);
2760                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_misses);
2761                                 if (HDR_L2_WRITING(hdr))
2762                                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_rw_clash);
2763                                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, vd);
2764                         }
2765                 } else {
2766                         if (vd != NULL)
2767                                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, vd);
2768                         if (l2arc_ndev != 0) {
2769                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__miss,
2770                                     arc_buf_hdr_t *, hdr);
2771                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_misses);
2772                         }
2773                 }
2774
2775                 rzio = zio_read(pio, spa, bp, buf->b_data, size,
2776                     arc_read_done, buf, priority, zio_flags, zb);
2777
2778                 if (*arc_flags & ARC_WAIT)
2779                         return (zio_wait(rzio));
2780
2781                 ASSERT(*arc_flags & ARC_NOWAIT);
2782                 zio_nowait(rzio);
2783         }
2784         return (0);
2785 }
2786
2787 /*
2788  * arc_read() variant to support pool traversal.  If the block is already
2789  * in the ARC, make a copy of it; otherwise, the caller will do the I/O.
2790  * The idea is that we don't want pool traversal filling up memory, but
2791  * if the ARC already has the data anyway, we shouldn't pay for the I/O.
2792  */
2793 int
2794 arc_tryread(spa_t *spa, blkptr_t *bp, void *data)
2795 {
2796         arc_buf_hdr_t *hdr;
2797         kmutex_t *hash_mtx;
2798         uint64_t guid = spa_guid(spa);
2799         int rc = 0;
2800
2801         hdr = buf_hash_find(guid, BP_IDENTITY(bp), bp->blk_birth, &hash_mtx);
2802
2803         if (hdr && hdr->b_datacnt > 0 && !HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
2804                 arc_buf_t *buf = hdr->b_buf;
2805
2806                 ASSERT(buf);
2807                 while (buf->b_data == NULL) {
2808                         buf = buf->b_next;
2809                         ASSERT(buf);
2810                 }
2811                 bcopy(buf->b_data, data, hdr->b_size);
2812         } else {
2813                 rc = ENOENT;
2814         }
2815
2816         if (hash_mtx)
2817                 mutex_exit(hash_mtx);
2818
2819         return (rc);
2820 }
2821
2822 void
2823 arc_set_callback(arc_buf_t *buf, arc_evict_func_t *func, void *private)
2824 {
2825         ASSERT(buf->b_hdr != NULL);
2826         ASSERT(buf->b_hdr->b_state != arc_anon);
2827         ASSERT(!refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt) || func == NULL);
2828         buf->b_efunc = func;
2829         buf->b_private = private;
2830 }
2831
2832 /*
2833  * This is used by the DMU to let the ARC know that a buffer is
2834  * being evicted, so the ARC should clean up.  If this arc buf
2835  * is not yet in the evicted state, it will be put there.
2836  */
2837 int
2838 arc_buf_evict(arc_buf_t *buf)
2839 {
2840         arc_buf_hdr_t *hdr;
2841         kmutex_t *hash_lock;
2842         arc_buf_t **bufp;
2843
2844         rw_enter(&buf->b_lock, RW_WRITER);
2845         hdr = buf->b_hdr;
2846         if (hdr == NULL) {
2847                 /*
2848                  * We are in arc_do_user_evicts().
2849                  */
2850                 ASSERT(buf->b_data == NULL);
2851                 rw_exit(&buf->b_lock);
2852                 return (0);
2853         } else if (buf->b_data == NULL) {
2854                 arc_buf_t copy = *buf; /* structure assignment */
2855                 /*
2856                  * We are on the eviction list; process this buffer now
2857                  * but let arc_do_user_evicts() do the reaping.
2858                  */
2859                 buf->b_efunc = NULL;
2860                 rw_exit(&buf->b_lock);
2861                 VERIFY(copy.b_efunc(&copy) == 0);
2862                 return (1);
2863         }
2864         hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
2865         mutex_enter(hash_lock);
2866
2867         ASSERT(buf->b_hdr == hdr);
2868         ASSERT3U(refcount_count(&hdr->b_refcnt), <, hdr->b_datacnt);
2869         ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
2870
2871         /*
2872          * Pull this buffer off of the hdr
2873          */
2874         bufp = &hdr->b_buf;
2875         while (*bufp != buf)
2876                 bufp = &(*bufp)->b_next;
2877         *bufp = buf->b_next;
2878
2879         ASSERT(buf->b_data != NULL);
2880         arc_buf_destroy(buf, FALSE, FALSE);
2881
2882         if (hdr->b_datacnt == 0) {
2883                 arc_state_t *old_state = hdr->b_state;
2884                 arc_state_t *evicted_state;
2885
2886                 ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
2887
2888                 evicted_state =
2889                     (old_state == arc_mru) ? arc_mru_ghost : arc_mfu_ghost;
2890
2891                 mutex_enter(&old_state->arcs_mtx);
2892                 mutex_enter(&evicted_state->arcs_mtx);
2893
2894                 arc_change_state(evicted_state, hdr, hash_lock);
2895                 ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(hdr));
2896                 hdr->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
2897                 hdr->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
2898
2899                 mutex_exit(&evicted_state->arcs_mtx);
2900                 mutex_exit(&old_state->arcs_mtx);
2901         }
2902         mutex_exit(hash_lock);
2903         rw_exit(&buf->b_lock);
2904
2905         VERIFY(buf->b_efunc(buf) == 0);
2906         buf->b_efunc = NULL;
2907         buf->b_private = NULL;
2908         buf->b_hdr = NULL;
2909         kmem_cache_free(buf_cache, buf);
2910         return (1);
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Release this buffer from the cache.  This must be done
2915  * after a read and prior to modifying the buffer contents.
2916  * If the buffer has more than one reference, we must make
2917  * a new hdr for the buffer.
2918  */
2919 void
2920 arc_release(arc_buf_t *buf, void *tag)
2921 {
2922         arc_buf_hdr_t *hdr;
2923         kmutex_t *hash_lock;
2924         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr;
2925         uint64_t buf_size;
2926
2927         rw_enter(&buf->b_lock, RW_WRITER);
2928         hdr = buf->b_hdr;
2929
2930         /* this buffer is not on any list */
2931         ASSERT(refcount_count(&hdr->b_refcnt) > 0);
2932         ASSERT(!(hdr->b_flags & ARC_STORED));
2933
2934         if (hdr->b_state == arc_anon) {
2935                 /* this buffer is already released */
2936                 ASSERT3U(refcount_count(&hdr->b_refcnt), ==, 1);
2937                 ASSERT(BUF_EMPTY(hdr));
2938                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
2939                 arc_buf_thaw(buf);
2940                 rw_exit(&buf->b_lock);
2941                 return;
2942         }
2943
2944         hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
2945         mutex_enter(hash_lock);
2946
2947         l2hdr = hdr->b_l2hdr;
2948         if (l2hdr) {
2949                 mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
2950                 hdr->b_l2hdr = NULL;
2951                 buf_size = hdr->b_size;
2952         }
2953
2954         /*
2955          * Do we have more than one buf?
2956          */
2957         if (hdr->b_datacnt > 1) {
2958                 arc_buf_hdr_t *nhdr;
2959                 arc_buf_t **bufp;
2960                 uint64_t blksz = hdr->b_size;
2961                 uint64_t spa = hdr->b_spa;
2962                 arc_buf_contents_t type = hdr->b_type;
2963                 uint32_t flags = hdr->b_flags;
2964
2965                 ASSERT(hdr->b_buf != buf || buf->b_next != NULL);
2966                 /*
2967                  * Pull the data off of this buf and attach it to
2968                  * a new anonymous buf.
2969                  */
2970                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
2971                 bufp = &hdr->b_buf;
2972                 while (*bufp != buf)
2973                         bufp = &(*bufp)->b_next;
2974                 *bufp = (*bufp)->b_next;
2975                 buf->b_next = NULL;
2976
2977                 ASSERT3U(hdr->b_state->arcs_size, >=, hdr->b_size);
2978                 atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_size, -hdr->b_size);
2979                 if (refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt)) {
2980                         uint64_t *size = &hdr->b_state->arcs_lsize[hdr->b_type];
2981                         ASSERT3U(*size, >=, hdr->b_size);
2982                         atomic_add_64(size, -hdr->b_size);
2983                 }
2984                 hdr->b_datacnt -= 1;
2985                 arc_cksum_verify(buf);
2986
2987                 mutex_exit(hash_lock);
2988
2989                 nhdr = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
2990                 nhdr->b_size = blksz;
2991                 nhdr->b_spa = spa;
2992                 nhdr->b_type = type;
2993                 nhdr->b_buf = buf;
2994                 nhdr->b_state = arc_anon;
2995                 nhdr->b_arc_access = 0;
2996                 nhdr->b_flags = flags & ARC_L2_WRITING;
2997                 nhdr->b_l2hdr = NULL;
2998                 nhdr->b_datacnt = 1;
2999                 nhdr->b_freeze_cksum = NULL;
3000                 (void) refcount_add(&nhdr->b_refcnt, tag);
3001                 buf->b_hdr = nhdr;
3002                 rw_exit(&buf->b_lock);
3003                 atomic_add_64(&arc_anon->arcs_size, blksz);
3004         } else {
3005                 rw_exit(&buf->b_lock);
3006                 ASSERT(refcount_count(&hdr->b_refcnt) == 1);
3007                 ASSERT(!list_link_active(&hdr->b_arc_node));
3008                 ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
3009                 arc_change_state(arc_anon, hdr, hash_lock);
3010                 hdr->b_arc_access = 0;
3011                 mutex_exit(hash_lock);
3012
3013                 bzero(&hdr->b_dva, sizeof (dva_t));
3014                 hdr->b_birth = 0;
3015                 hdr->b_cksum0 = 0;
3016                 arc_buf_thaw(buf);
3017         }
3018         buf->b_efunc = NULL;
3019         buf->b_private = NULL;
3020
3021         if (l2hdr) {
3022                 list_remove(l2hdr->b_dev->l2ad_buflist, hdr);
3023                 kmem_free(l2hdr, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
3024                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -buf_size);
3025                 mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
3026         }
3027 }
3028
3029 int
3030 arc_released(arc_buf_t *buf)
3031 {
3032         int released;
3033
3034         rw_enter(&buf->b_lock, RW_READER);
3035         released = (buf->b_data != NULL && buf->b_hdr->b_state == arc_anon);
3036         rw_exit(&buf->b_lock);
3037         return (released);
3038 }
3039
3040 int
3041 arc_has_callback(arc_buf_t *buf)
3042 {
3043         int callback;
3044
3045         rw_enter(&buf->b_lock, RW_READER);
3046         callback = (buf->b_efunc != NULL);
3047         rw_exit(&buf->b_lock);
3048         return (callback);
3049 }
3050
3051 #ifdef ZFS_DEBUG
3052 int
3053 arc_referenced(arc_buf_t *buf)
3054 {
3055         int referenced;
3056
3057         rw_enter(&buf->b_lock, RW_READER);
3058         referenced = (refcount_count(&buf->b_hdr->b_refcnt));
3059         rw_exit(&buf->b_lock);
3060         return (referenced);
3061 }
3062 #endif
3063
3064 static void
3065 arc_write_ready(zio_t *zio)
3066 {
3067         arc_write_callback_t *callback = zio->io_private;
3068         arc_buf_t *buf = callback->awcb_buf;
3069         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3070
3071         ASSERT(!refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt));
3072         callback->awcb_ready(zio, buf, callback->awcb_private);
3073
3074         /*
3075          * If the IO is already in progress, then this is a re-write
3076          * attempt, so we need to thaw and re-compute the cksum.
3077          * It is the responsibility of the callback to handle the
3078          * accounting for any re-write attempt.
3079          */
3080         if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
3081                 mutex_enter(&hdr->b_freeze_lock);
3082                 if (hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
3083                         kmem_free(hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
3084                         hdr->b_freeze_cksum = NULL;
3085                 }
3086                 mutex_exit(&hdr->b_freeze_lock);
3087         }
3088         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
3089         hdr->b_flags |= ARC_IO_IN_PROGRESS;
3090 }
3091
3092 static void
3093 arc_write_done(zio_t *zio)
3094 {
3095         arc_write_callback_t *callback = zio->io_private;
3096         arc_buf_t *buf = callback->awcb_buf;
3097         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3098
3099         hdr->b_acb = NULL;
3100
3101         hdr->b_dva = *BP_IDENTITY(zio->io_bp);
3102         hdr->b_birth = zio->io_bp->blk_birth;
3103         hdr->b_cksum0 = zio->io_bp->blk_cksum.zc_word[0];
3104         /*
3105          * If the block to be written was all-zero, we may have
3106          * compressed it away.  In this case no write was performed
3107          * so there will be no dva/birth-date/checksum.  The buffer
3108          * must therefor remain anonymous (and uncached).
3109          */
3110         if (!BUF_EMPTY(hdr)) {
3111                 arc_buf_hdr_t *exists;
3112                 kmutex_t *hash_lock;
3113
3114                 arc_cksum_verify(buf);
3115
3116                 exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3117                 if (exists) {
3118                         /*
3119                          * This can only happen if we overwrite for
3120                          * sync-to-convergence, because we remove
3121                          * buffers from the hash table when we arc_free().
3122                          */
3123                         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE);
3124                         ASSERT(DVA_EQUAL(BP_IDENTITY(&zio->io_bp_orig),
3125                             BP_IDENTITY(zio->io_bp)));
3126                         ASSERT3U(zio->io_bp_orig.blk_birth, ==,
3127                             zio->io_bp->blk_birth);
3128
3129                         ASSERT(refcount_is_zero(&exists->b_refcnt));
3130                         arc_change_state(arc_anon, exists, hash_lock);
3131                         mutex_exit(hash_lock);
3132                         arc_hdr_destroy(exists);
3133                         exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3134                         ASSERT3P(exists, ==, NULL);
3135                 }
3136                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3137                 /* if it's not anon, we are doing a scrub */
3138                 if (hdr->b_state == arc_anon)
3139                         arc_access(hdr, hash_lock);
3140                 mutex_exit(hash_lock);
3141         } else if (callback->awcb_done == NULL) {
3142                 int destroy_hdr;
3143                 /*
3144                  * This is an anonymous buffer with no user callback,
3145                  * destroy it if there are no active references.
3146                  */
3147                 mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
3148                 destroy_hdr = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
3149                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3150                 mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
3151                 if (destroy_hdr)
3152                         arc_hdr_destroy(hdr);
3153         } else {
3154                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3155         }
3156         hdr->b_flags &= ~ARC_STORED;
3157
3158         if (callback->awcb_done) {
3159                 ASSERT(!refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
3160                 callback->awcb_done(zio, buf, callback->awcb_private);
3161         }
3162
3163         kmem_free(callback, sizeof (arc_write_callback_t));
3164 }
3165
3166 void
3167 write_policy(spa_t *spa, const writeprops_t *wp, zio_prop_t *zp)
3168 {
3169         boolean_t ismd = (wp->wp_level > 0 || dmu_ot[wp->wp_type].ot_metadata);
3170
3171         /* Determine checksum setting */
3172         if (ismd) {
3173                 /*
3174                  * Metadata always gets checksummed.  If the data
3175                  * checksum is multi-bit correctable, and it's not a
3176                  * ZBT-style checksum, then it's suitable for metadata
3177                  * as well.  Otherwise, the metadata checksum defaults
3178                  * to fletcher4.
3179                  */
3180                 if (zio_checksum_table[wp->wp_oschecksum].ci_correctable &&
3181                     !zio_checksum_table[wp->wp_oschecksum].ci_zbt)
3182                         zp->zp_checksum = wp->wp_oschecksum;
3183                 else
3184                         zp->zp_checksum = ZIO_CHECKSUM_FLETCHER_4;
3185         } else {
3186                 zp->zp_checksum = zio_checksum_select(wp->wp_dnchecksum,
3187                     wp->wp_oschecksum);
3188         }
3189
3190         /* Determine compression setting */
3191         if (ismd) {
3192                 /*
3193                  * XXX -- we should design a compression algorithm
3194                  * that specializes in arrays of bps.
3195                  */
3196                 zp->zp_compress = zfs_mdcomp_disable ? ZIO_COMPRESS_EMPTY :
3197                     ZIO_COMPRESS_LZJB;
3198         } else {
3199                 zp->zp_compress = zio_compress_select(wp->wp_dncompress,
3200                     wp->wp_oscompress);
3201         }
3202
3203         zp->zp_type = wp->wp_type;
3204         zp->zp_level = wp->wp_level;
3205         zp->zp_ndvas = MIN(wp->wp_copies + ismd, spa_max_replication(spa));
3206 }
3207
3208 zio_t *
3209 arc_write(zio_t *pio, spa_t *spa, const writeprops_t *wp,
3210     boolean_t l2arc, uint64_t txg, blkptr_t *bp, arc_buf_t *buf,
3211     arc_done_func_t *ready, arc_done_func_t *done, void *private, int priority,
3212     int zio_flags, const zbookmark_t *zb)
3213 {
3214         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3215         arc_write_callback_t *callback;
3216         zio_t *zio;
3217         zio_prop_t zp;
3218
3219         ASSERT(ready != NULL);
3220         ASSERT(!HDR_IO_ERROR(hdr));
3221         ASSERT((hdr->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS) == 0);
3222         ASSERT(hdr->b_acb == 0);
3223         if (l2arc)
3224                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3225         callback = kmem_zalloc(sizeof (arc_write_callback_t), KM_SLEEP);
3226         callback->awcb_ready = ready;
3227         callback->awcb_done = done;
3228         callback->awcb_private = private;
3229         callback->awcb_buf = buf;
3230
3231         write_policy(spa, wp, &zp);
3232         zio = zio_write(pio, spa, txg, bp, buf->b_data, hdr->b_size, &zp,
3233             arc_write_ready, arc_write_done, callback, priority, zio_flags, zb);
3234
3235         return (zio);
3236 }
3237
3238 int
3239 arc_free(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
3240     zio_done_func_t *done, void *private, uint32_t arc_flags)
3241 {
3242         arc_buf_hdr_t *ab;
3243         kmutex_t *hash_lock;
3244         zio_t   *zio;
3245         uint64_t guid = spa_guid(spa);
3246
3247         /*
3248          * If this buffer is in the cache, release it, so it
3249          * can be re-used.
3250          */
3251         ab = buf_hash_find(guid, BP_IDENTITY(bp), bp->blk_birth, &hash_lock);
3252         if (ab != NULL) {
3253                 /*
3254                  * The checksum of blocks to free is not always
3255                  * preserved (eg. on the deadlist).  However, if it is
3256                  * nonzero, it should match what we have in the cache.
3257                  */
3258                 ASSERT(bp->blk_cksum.zc_word[0] == 0 ||
3259                     bp->blk_cksum.zc_word[0] == ab->b_cksum0 ||
3260                     bp->blk_fill == BLK_FILL_ALREADY_FREED);
3261
3262                 if (ab->b_state != arc_anon)
3263                         arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
3264                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(ab)) {
3265                         /*
3266                          * This should only happen when we prefetch.
3267                          */
3268                         ASSERT(ab->b_flags & ARC_PREFETCH);
3269                         ASSERT3U(ab->b_datacnt, ==, 1);
3270                         ab->b_flags |= ARC_FREED_IN_READ;
3271                         if (HDR_IN_HASH_TABLE(ab))
3272                                 buf_hash_remove(ab);
3273                         ab->b_arc_access = 0;
3274                         bzero(&ab->b_dva, sizeof (dva_t));
3275                         ab->b_birth = 0;
3276                         ab->b_cksum0 = 0;
3277                         ab->b_buf->b_efunc = NULL;
3278                         ab->b_buf->b_private = NULL;
3279                         mutex_exit(hash_lock);
3280                 } else if (refcount_is_zero(&ab->b_refcnt)) {
3281                         ab->b_flags |= ARC_FREE_IN_PROGRESS;
3282                         mutex_exit(hash_lock);
3283                         arc_hdr_destroy(ab);
3284                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_deleted);
3285                 } else {
3286                         /*
3287                          * We still have an active reference on this
3288                          * buffer.  This can happen, e.g., from
3289                          * dbuf_unoverride().
3290                          */
3291                         ASSERT(!HDR_IN_HASH_TABLE(ab));
3292                         ab->b_arc_access = 0;
3293                         bzero(&ab->b_dva, sizeof (dva_t));
3294                         ab->b_birth = 0;
3295                         ab->b_cksum0 = 0;
3296                         ab->b_buf->b_efunc = NULL;
3297                         ab->b_buf->b_private = NULL;
3298                         mutex_exit(hash_lock);
3299                 }
3300         }
3301
3302         zio = zio_free(pio, spa, txg, bp, done, private, ZIO_FLAG_MUSTSUCCEED);
3303
3304         if (arc_flags & ARC_WAIT)
3305                 return (zio_wait(zio));
3306
3307         ASSERT(arc_flags & ARC_NOWAIT);
3308         zio_nowait(zio);
3309
3310         return (0);
3311 }
3312
3313 static int
3314 arc_memory_throttle(uint64_t reserve, uint64_t txg)
3315 {
3316 #ifdef _KERNEL
3317         uint64_t inflight_data = arc_anon->arcs_size;
3318         uint64_t available_memory = ptob(freemem);
3319         static uint64_t page_load = 0;
3320         static uint64_t last_txg = 0;
3321
3322 #if defined(__i386)
3323         available_memory =
3324             MIN(available_memory, vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE));
3325 #endif
3326         if (available_memory >= zfs_write_limit_max)
3327                 return (0);
3328
3329         if (txg > last_txg) {
3330                 last_txg = txg;
3331                 page_load = 0;
3332         }
3333         /*
3334          * If we are in pageout, we know that memory is already tight,
3335          * the arc is already going to be evicting, so we just want to
3336          * continue to let page writes occur as quickly as possible.
3337          */
3338         if (curproc == proc_pageout) {
3339                 if (page_load > MAX(ptob(minfree), available_memory) / 4)
3340                         return (ERESTART);
3341                 /* Note: reserve is inflated, so we deflate */
3342                 page_load += reserve / 8;
3343                 return (0);
3344         } else if (page_load > 0 && arc_reclaim_needed()) {
3345                 /* memory is low, delay before restarting */
3346                 ARCSTAT_INCR(arcstat_memory_throttle_count, 1);
3347                 return (EAGAIN);
3348         }
3349         page_load = 0;
3350
3351         if (arc_size > arc_c_min) {
3352                 uint64_t evictable_memory =
3353                     arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] +
3354                     arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] +
3355                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] +
3356                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA];
3357                 available_memory += MIN(evictable_memory, arc_size - arc_c_min);
3358         }
3359
3360         if (inflight_data > available_memory / 4) {
3361                 ARCSTAT_INCR(arcstat_memory_throttle_count, 1);
3362                 return (ERESTART);
3363         }
3364 #endif
3365         return (0);
3366 }
3367
3368 void
3369 arc_tempreserve_clear(uint64_t reserve)
3370 {
3371         atomic_add_64(&arc_tempreserve, -reserve);
3372         ASSERT((int64_t)arc_tempreserve >= 0);
3373 }
3374
3375 int
3376 arc_tempreserve_space(uint64_t reserve, uint64_t txg)
3377 {
3378         int error;
3379
3380 #ifdef ZFS_DEBUG
3381         /*
3382          * Once in a while, fail for no reason.  Everything should cope.
3383          */
3384         if (spa_get_random(10000) == 0) {
3385                 dprintf("forcing random failure\n");
3386                 return (ERESTART);
3387         }
3388 #endif
3389         if (reserve > arc_c/4 && !arc_no_grow)
3390                 arc_c = MIN(arc_c_max, reserve * 4);
3391         if (reserve > arc_c)
3392                 return (ENOMEM);
3393
3394         /*
3395          * Writes will, almost always, require additional memory allocations
3396          * in order to compress/encrypt/etc the data.  We therefor need to
3397          * make sure that there is sufficient available memory for this.
3398          */
3399         if (error = arc_memory_throttle(reserve, txg))
3400                 return (error);
3401
3402         /*
3403          * Throttle writes when the amount of dirty data in the cache
3404          * gets too large.  We try to keep the cache less than half full
3405          * of dirty blocks so that our sync times don't grow too large.
3406          * Note: if two requests come in concurrently, we might let them
3407          * both succeed, when one of them should fail.  Not a huge deal.
3408          */
3409         if (reserve + arc_tempreserve + arc_anon->arcs_size > arc_c / 2 &&
3410             arc_anon->arcs_size > arc_c / 4) {
3411                 dprintf("failing, arc_tempreserve=%lluK anon_meta=%lluK "
3412                     "anon_data=%lluK tempreserve=%lluK arc_c=%lluK\n",
3413                     arc_tempreserve>>10,
3414                     arc_anon->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]>>10,
3415                     arc_anon->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]>>10,
3416                     reserve>>10, arc_c>>10);
3417                 return (ERESTART);
3418         }
3419         atomic_add_64(&arc_tempreserve, reserve);
3420         return (0);
3421 }
3422
3423 void
3424 arc_init(void)
3425 {
3426         mutex_init(&arc_reclaim_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3427         cv_init(&arc_reclaim_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
3428
3429         /* Convert seconds to clock ticks */
3430         arc_min_prefetch_lifespan = 1 * hz;
3431
3432         /* Start out with 1/8 of all memory */
3433         arc_c = physmem * PAGESIZE / 8;
3434
3435 #ifdef _KERNEL
3436         /*
3437          * On architectures where the physical memory can be larger
3438          * than the addressable space (intel in 32-bit mode), we may
3439          * need to limit the cache to 1/8 of VM size.
3440          */
3441         arc_c = MIN(arc_c, vmem_size(heap_arena, VMEM_ALLOC | VMEM_FREE) / 8);
3442 #endif
3443
3444         /* set min cache to 1/32 of all memory, or 64MB, whichever is more */
3445         arc_c_min = MAX(arc_c / 4, 64<<20);
3446         /* set max to 3/4 of all memory, or all but 1GB, whichever is more */
3447         if (arc_c * 8 >= 1<<30)
3448                 arc_c_max = (arc_c * 8) - (1<<30);
3449         else
3450                 arc_c_max = arc_c_min;
3451         arc_c_max = MAX(arc_c * 6, arc_c_max);
3452
3453         /*
3454          * Allow the tunables to override our calculations if they are
3455          * reasonable (ie. over 64MB)
3456          */
3457         if (zfs_arc_max > 64<<20 && zfs_arc_max < physmem * PAGESIZE)
3458                 arc_c_max = zfs_arc_max;
3459         if (zfs_arc_min > 64<<20 && zfs_arc_min <= arc_c_max)
3460                 arc_c_min = zfs_arc_min;
3461
3462         arc_c = arc_c_max;
3463         arc_p = (arc_c >> 1);
3464
3465         /* limit meta-data to 1/4 of the arc capacity */
3466         arc_meta_limit = arc_c_max / 4;
3467
3468         /* Allow the tunable to override if it is reasonable */
3469         if (zfs_arc_meta_limit > 0 && zfs_arc_meta_limit <= arc_c_max)
3470                 arc_meta_limit = zfs_arc_meta_limit;
3471
3472         if (arc_c_min < arc_meta_limit / 2 && zfs_arc_min == 0)
3473                 arc_c_min = arc_meta_limit / 2;
3474
3475         if (zfs_arc_grow_retry > 0)
3476                 arc_grow_retry = zfs_arc_grow_retry;
3477
3478         if (zfs_arc_shrink_shift > 0)
3479                 arc_shrink_shift = zfs_arc_shrink_shift;
3480
3481         if (zfs_arc_p_min_shift > 0)
3482                 arc_p_min_shift = zfs_arc_p_min_shift;
3483
3484         /* if kmem_flags are set, lets try to use less memory */
3485         if (kmem_debugging())
3486                 arc_c = arc_c / 2;
3487         if (arc_c < arc_c_min)
3488                 arc_c = arc_c_min;
3489
3490         arc_anon = &ARC_anon;
3491         arc_mru = &ARC_mru;
3492         arc_mru_ghost = &ARC_mru_ghost;
3493         arc_mfu = &ARC_mfu;
3494         arc_mfu_ghost = &ARC_mfu_ghost;
3495         arc_l2c_only = &ARC_l2c_only;
3496         arc_size = 0;
3497
3498         mutex_init(&arc_anon->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3499         mutex_init(&arc_mru->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3500         mutex_init(&arc_mru_ghost->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3501         mutex_init(&arc_mfu->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3502         mutex_init(&arc_mfu_ghost->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3503         mutex_init(&arc_l2c_only->arcs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3504
3505         list_create(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3506             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3507         list_create(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3508             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3509         list_create(&arc_mru_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3510             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3511         list_create(&arc_mru_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3512             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3513         list_create(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3514             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3515         list_create(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3516             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3517         list_create(&arc_mfu_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3518             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3519         list_create(&arc_mfu_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3520             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3521         list_create(&arc_l2c_only->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA],
3522             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3523         list_create(&arc_l2c_only->arcs_list[ARC_BUFC_DATA],
3524             sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3525
3526         buf_init();
3527
3528         arc_thread_exit = 0;
3529         arc_eviction_list = NULL;
3530         mutex_init(&arc_eviction_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3531         bzero(&arc_eviction_hdr, sizeof (arc_buf_hdr_t));
3532
3533         arc_ksp = kstat_create("zfs", 0, "arcstats", "misc", KSTAT_TYPE_NAMED,
3534             sizeof (arc_stats) / sizeof (kstat_named_t), KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
3535
3536         if (arc_ksp != NULL) {
3537                 arc_ksp->ks_data = &arc_stats;
3538                 kstat_install(arc_ksp);
3539         }
3540
3541         (void) thread_create(NULL, 0, arc_reclaim_thread, NULL, 0, &p0,
3542             TS_RUN, minclsyspri);
3543
3544         arc_dead = FALSE;
3545         arc_warm = B_FALSE;
3546
3547         if (zfs_write_limit_max == 0)
3548                 zfs_write_limit_max = ptob(physmem) >> zfs_write_limit_shift;
3549         else
3550                 zfs_write_limit_shift = 0;
3551         mutex_init(&zfs_write_limit_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3552 }
3553
3554 void
3555 arc_fini(void)
3556 {
3557         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
3558         arc_thread_exit = 1;
3559         while (arc_thread_exit != 0)
3560                 cv_wait(&arc_reclaim_thr_cv, &arc_reclaim_thr_lock);
3561         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
3562
3563         arc_flush(NULL);
3564
3565         arc_dead = TRUE;
3566
3567         if (arc_ksp != NULL) {
3568                 kstat_delete(arc_ksp);
3569                 arc_ksp = NULL;
3570         }
3571
3572         mutex_destroy(&arc_eviction_mtx);
3573         mutex_destroy(&arc_reclaim_thr_lock);
3574         cv_destroy(&arc_reclaim_thr_cv);
3575
3576         list_destroy(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA]);
3577         list_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA]);
3578         list_destroy(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA]);
3579         list_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA]);
3580         list_destroy(&arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_DATA]);
3581         list_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_DATA]);
3582         list_destroy(&arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_DATA]);
3583         list_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_list[ARC_BUFC_DATA]);
3584
3585         mutex_destroy(&arc_anon->arcs_mtx);
3586         mutex_destroy(&arc_mru->arcs_mtx);
3587         mutex_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_mtx);
3588         mutex_destroy(&arc_mfu->arcs_mtx);
3589         mutex_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_mtx);
3590         mutex_destroy(&arc_l2c_only->arcs_mtx);
3591
3592         mutex_destroy(&zfs_write_limit_lock);
3593
3594         buf_fini();
3595 }
3596
3597 /*
3598  * Level 2 ARC
3599  *
3600  * The level 2 ARC (L2ARC) is a cache layer in-between main memory and disk.
3601  * It uses dedicated storage devices to hold cached data, which are populated
3602  * using large infrequent writes.  The main role of this cache is to boost
3603  * the performance of random read workloads.  The intended L2ARC devices
3604  * include short-stroked disks, solid state disks, and other media with
3605  * substantially faster read latency than disk.
3606  *
3607  *                 +-----------------------+
3608  *                 |         ARC           |
3609  *                 +-----------------------+
3610  *                    |         ^     ^
3611  *                    |         |     |
3612  *      l2arc_feed_thread()    arc_read()
3613  *                    |         |     |
3614  *                    |  l2arc read   |
3615  *                    V         |     |
3616  *               +---------------+    |
3617  *               |     L2ARC     |    |
3618  *               +---------------+    |
3619  *                   |    ^           |
3620  *          l2arc_write() |           |
3621  *                   |    |           |
3622  *                   V    |           |
3623  *                 +-------+      +-------+
3624  *                 | vdev  |      | vdev  |
3625  *                 | cache |      | cache |
3626  *                 +-------+      +-------+
3627  *                 +=========+     .-----.
3628  *                 :  L2ARC  :    |-_____-|
3629  *                 : devices :    | Disks |
3630  *                 +=========+    `-_____-'
3631  *
3632  * Read requests are satisfied from the following sources, in order:
3633  *
3634  *      1) ARC
3635  *      2) vdev cache of L2ARC devices
3636  *      3) L2ARC devices
3637  *      4) vdev cache of disks
3638  *      5) disks
3639  *
3640  * Some L2ARC device types exhibit extremely slow write performance.
3641  * To accommodate for this there are some significant differences between
3642  * the L2ARC and traditional cache design:
3643  *
3644  * 1. There is no eviction path from the ARC to the L2ARC.  Evictions from
3645  * the ARC behave as usual, freeing buffers and placing headers on ghost
3646  * lists.  The ARC does not send buffers to the L2ARC during eviction as
3647  * this would add inflated write latencies for all ARC memory pressure.
3648  *
3649  * 2. The L2ARC attempts to cache data from the ARC before it is evicted.
3650  * It does this by periodically scanning buffers from the eviction-end of
3651  * the MFU and MRU ARC lists, copying them to the L2ARC devices if they are
3652  * not already there.  It scans until a headroom of buffers is satisfied,
3653  * which itself is a buffer for ARC eviction.  The thread that does this is
3654  * l2arc_feed_thread(), illustrated below; example sizes are included to
3655  * provide a better sense of ratio than this diagram:
3656  *
3657  *             head -->                        tail
3658  *              +---------------------+----------+
3659  *      ARC_mfu |:::::#:::::::::::::::|o#o###o###|-->.   # already on L2ARC
3660  *              +---------------------+----------+   |   o L2ARC eligible
3661  *      ARC_mru |:#:::::::::::::::::::|#o#ooo####|-->|   : ARC buffer
3662  *              +---------------------+----------+   |
3663  *                   15.9 Gbytes      ^ 32 Mbytes    |
3664  *                                 headroom          |
3665  *                                            l2arc_feed_thread()
3666  *                                                   |
3667  *                       l2arc write hand <--[oooo]--'
3668  *                               |           8 Mbyte
3669  *                               |          write max
3670  *                               V
3671  *                +==============================+
3672  *      L2ARC dev |####|#|###|###|    |####| ... |
3673  *                +==============================+
3674  *                           32 Gbytes
3675  *
3676  * 3. If an ARC buffer is copied to the L2ARC but then hit instead of
3677  * evicted, then the L2ARC has cached a buffer much sooner than it probably
3678  * needed to, potentially wasting L2ARC device bandwidth and storage.  It is
3679  * safe to say that this is an uncommon case, since buffers at the end of
3680  * the ARC lists have moved there due to inactivity.
3681  *
3682  * 4. If the ARC evicts faster than the L2ARC can maintain a headroom,
3683  * then the L2ARC simply misses copying some buffers.  This serves as a
3684  * pressure valve to prevent heavy read workloads from both stalling the ARC
3685  * with waits and clogging the L2ARC with writes.  This also helps prevent
3686  * the potential for the L2ARC to churn if it attempts to cache content too
3687  * quickly, such as during backups of the entire pool.
3688  *
3689  * 5. After system boot and before the ARC has filled main memory, there are
3690  * no evictions from the ARC and so the tails of the ARC_mfu and ARC_mru
3691  * lists can remain mostly static.  Instead of searching from tail of these
3692  * lists as pictured, the l2arc_feed_thread() will search from the list heads
3693  * for eligible buffers, greatly increasing its chance of finding them.
3694  *
3695  * The L2ARC device write speed is also boosted during this time so that
3696  * the L2ARC warms up faster.  Since there have been no ARC evictions yet,
3697  * there are no L2ARC reads, and no fear of degrading read performance
3698  * through increased writes.
3699  *
3700  * 6. Writes to the L2ARC devices are grouped and sent in-sequence, so that
3701  * the vdev queue can aggregate them into larger and fewer writes.  Each
3702  * device is written to in a rotor fashion, sweeping writes through
3703  * available space then repeating.
3704  *
3705  * 7. The L2ARC does not store dirty content.  It never needs to flush
3706  * write buffers back to disk based storage.
3707  *
3708  * 8. If an ARC buffer is written (and dirtied) which also exists in the
3709  * L2ARC, the now stale L2ARC buffer is immediately dropped.
3710  *
3711  * The performance of the L2ARC can be tweaked by a number of tunables, which
3712  * may be necessary for different workloads:
3713  *
3714  *      l2arc_write_max         max write bytes per interval
3715  *      l2arc_write_boost       extra write bytes during device warmup
3716  *      l2arc_noprefetch        skip caching prefetched buffers
3717  *      l2arc_headroom          number of max device writes to precache
3718  *      l2arc_feed_secs         seconds between L2ARC writing
3719  *
3720  * Tunables may be removed or added as future performance improvements are
3721  * integrated, and also may become zpool properties.
3722  *
3723  * There are three key functions that control how the L2ARC warms up:
3724  *
3725  *      l2arc_write_eligible()  check if a buffer is eligible to cache
3726  *      l2arc_write_size()      calculate how much to write
3727  *      l2arc_write_interval()  calculate sleep delay between writes
3728  *
3729  * These three functions determine what to write, how much, and how quickly
3730  * to send writes.
3731  */
3732
3733 static boolean_t
3734 l2arc_write_eligible(uint64_t spa_guid, arc_buf_hdr_t *ab)
3735 {
3736         /*
3737          * A buffer is *not* eligible for the L2ARC if it:
3738          * 1. belongs to a different spa.
3739          * 2. has no attached buffer.
3740          * 3. is already cached on the L2ARC.
3741          * 4. has an I/O in progress (it may be an incomplete read).
3742          * 5. is flagged not eligible (zfs property).
3743          */
3744         if (ab->b_spa != spa_guid || ab->b_buf == NULL || ab->b_l2hdr != NULL ||
3745             HDR_IO_IN_PROGRESS(ab) || !HDR_L2CACHE(ab))
3746                 return (B_FALSE);
3747
3748         return (B_TRUE);
3749 }
3750
3751 static uint64_t
3752 l2arc_write_size(l2arc_dev_t *dev)
3753 {
3754         uint64_t size;
3755
3756         size = dev->l2ad_write;
3757
3758         if (arc_warm == B_FALSE)
3759                 size += dev->l2ad_boost;
3760
3761         return (size);
3762
3763 }
3764
3765 static clock_t
3766 l2arc_write_interval(clock_t began, uint64_t wanted, uint64_t wrote)
3767 {
3768         clock_t interval, next;
3769
3770         /*
3771          * If the ARC lists are busy, increase our write rate; if the
3772          * lists are stale, idle back.  This is achieved by checking
3773          * how much we previously wrote - if it was more than half of
3774          * what we wanted, schedule the next write much sooner.
3775          */
3776         if (l2arc_feed_again && wrote > (wanted / 2))
3777                 interval = (hz * l2arc_feed_min_ms) / 1000;
3778         else
3779                 interval = hz * l2arc_feed_secs;
3780
3781         next = MAX(lbolt, MIN(lbolt + interval, began + interval));
3782
3783         return (next);
3784 }
3785
3786 static void
3787 l2arc_hdr_stat_add(void)
3788 {
3789         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, HDR_SIZE + L2HDR_SIZE);
3790         ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, -HDR_SIZE);
3791 }
3792
3793 static void
3794 l2arc_hdr_stat_remove(void)
3795 {
3796         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, -(HDR_SIZE + L2HDR_SIZE));
3797         ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, HDR_SIZE);
3798 }
3799
3800 /*
3801  * Cycle through L2ARC devices.  This is how L2ARC load balances.
3802  * If a device is returned, this also returns holding the spa config lock.
3803  */
3804 static l2arc_dev_t *
3805 l2arc_dev_get_next(void)
3806 {
3807         l2arc_dev_t *first, *next = NULL;
3808
3809         /*
3810          * Lock out the removal of spas (spa_namespace_lock), then removal
3811          * of cache devices (l2arc_dev_mtx).  Once a device has been selected,
3812          * both locks will be dropped and a spa config lock held instead.
3813          */
3814         mutex_enter(&spa_namespace_lock);
3815         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
3816
3817         /* if there are no vdevs, there is nothing to do */
3818         if (l2arc_ndev == 0)
3819                 goto out;
3820
3821         first = NULL;
3822         next = l2arc_dev_last;
3823         do {
3824                 /* loop around the list looking for a non-faulted vdev */
3825                 if (next == NULL) {
3826                         next = list_head(l2arc_dev_list);
3827                 } else {
3828                         next = list_next(l2arc_dev_list, next);
3829                         if (next == NULL)
3830                                 next = list_head(l2arc_dev_list);
3831                 }
3832
3833                 /* if we have come back to the start, bail out */
3834                 if (first == NULL)
3835                         first = next;
3836                 else if (next == first)
3837                         break;
3838
3839         } while (vdev_is_dead(next->l2ad_vdev));
3840
3841         /* if we were unable to find any usable vdevs, return NULL */
3842         if (vdev_is_dead(next->l2ad_vdev))
3843                 next = NULL;
3844
3845         l2arc_dev_last = next;
3846
3847 out:
3848         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
3849
3850         /*
3851          * Grab the config lock to prevent the 'next' device from being
3852          * removed while we are writing to it.
3853          */
3854         if (next != NULL)
3855                 spa_config_enter(next->l2ad_spa, SCL_L2ARC, next, RW_READER);
3856         mutex_exit(&spa_namespace_lock);
3857
3858         return (next);
3859 }
3860
3861 /*
3862  * Free buffers that were tagged for destruction.
3863  */
3864 static void
3865 l2arc_do_free_on_write()
3866 {
3867         list_t *buflist;
3868         l2arc_data_free_t *df, *df_prev;
3869
3870         mutex_enter(&l2arc_free_on_write_mtx);
3871         buflist = l2arc_free_on_write;
3872
3873         for (df = list_tail(buflist); df; df = df_prev) {
3874                 df_prev = list_prev(buflist, df);
3875                 ASSERT(df->l2df_data != NULL);
3876                 ASSERT(df->l2df_func != NULL);
3877                 df->l2df_func(df->l2df_data, df->l2df_size);
3878                 list_remove(buflist, df);
3879                 kmem_free(df, sizeof (l2arc_data_free_t));
3880         }
3881
3882         mutex_exit(&l2arc_free_on_write_mtx);
3883 }
3884
3885 /*
3886  * A write to a cache device has completed.  Update all headers to allow
3887  * reads from these buffers to begin.
3888  */
3889 static void
3890 l2arc_write_done(zio_t *zio)
3891 {
3892         l2arc_write_callback_t *cb;
3893         l2arc_dev_t *dev;
3894         list_t *buflist;
3895         arc_buf_hdr_t *head, *ab, *ab_prev;
3896         l2arc_buf_hdr_t *abl2;
3897         kmutex_t *hash_lock;
3898
3899         cb = zio->io_private;
3900         ASSERT(cb != NULL);
3901         dev = cb->l2wcb_dev;
3902         ASSERT(dev != NULL);
3903         head = cb->l2wcb_head;
3904         ASSERT(head != NULL);
3905         buflist = dev->l2ad_buflist;
3906         ASSERT(buflist != NULL);
3907         DTRACE_PROBE2(l2arc__iodone, zio_t *, zio,
3908             l2arc_write_callback_t *, cb);
3909
3910         if (zio->io_error != 0)
3911                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_error);
3912
3913         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
3914
3915         /*
3916          * All writes completed, or an error was hit.
3917          */
3918         for (ab = list_prev(buflist, head); ab; ab = ab_prev) {
3919                 ab_prev = list_prev(buflist, ab);
3920
3921                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
3922                 if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
3923                         /*
3924                          * This buffer misses out.  It may be in a stage
3925                          * of eviction.  Its ARC_L2_WRITING flag will be
3926                          * left set, denying reads to this buffer.
3927                          */
3928                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_hdr_miss);
3929                         continue;
3930                 }
3931
3932                 if (zio->io_error != 0) {
3933                         /*
3934                          * Error - drop L2ARC entry.
3935                          */
3936                         list_remove(buflist, ab);
3937                         abl2 = ab->b_l2hdr;
3938                         ab->b_l2hdr = NULL;
3939                         kmem_free(abl2, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
3940                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -ab->b_size);
3941                 }
3942
3943                 /*
3944                  * Allow ARC to begin reads to this L2ARC entry.
3945                  */
3946                 ab->b_flags &= ~ARC_L2_WRITING;
3947
3948                 mutex_exit(hash_lock);
3949         }
3950
3951         atomic_inc_64(&l2arc_writes_done);
3952         list_remove(buflist, head);
3953         kmem_cache_free(hdr_cache, head);
3954         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
3955
3956         l2arc_do_free_on_write();
3957
3958         kmem_free(cb, sizeof (l2arc_write_callback_t));
3959 }
3960
3961 /*
3962  * A read to a cache device completed.  Validate buffer contents before
3963  * handing over to the regular ARC routines.
3964  */
3965 static void
3966 l2arc_read_done(zio_t *zio)
3967 {
3968         l2arc_read_callback_t *cb;
3969         arc_buf_hdr_t *hdr;
3970         arc_buf_t *buf;
3971         kmutex_t *hash_lock;
3972         int equal;
3973
3974         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3975         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE);
3976
3977         spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_L2ARC, zio->io_vd);
3978
3979         cb = zio->io_private;
3980         ASSERT(cb != NULL);
3981         buf = cb->l2rcb_buf;
3982         ASSERT(buf != NULL);
3983         hdr = buf->b_hdr;
3984         ASSERT(hdr != NULL);
3985
3986         hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
3987         mutex_enter(hash_lock);
3988
3989         /*
3990          * Check this survived the L2ARC journey.
3991          */
3992         equal = arc_cksum_equal(buf);
3993         if (equal && zio->io_error == 0 && !HDR_L2_EVICTED(hdr)) {
3994                 mutex_exit(hash_lock);
3995                 zio->io_private = buf;
3996                 zio->io_bp_copy = cb->l2rcb_bp; /* XXX fix in L2ARC 2.0 */
3997                 zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* XXX fix in L2ARC 2.0 */
3998                 arc_read_done(zio);
3999         } else {
4000                 mutex_exit(hash_lock);
4001                 /*
4002                  * Buffer didn't survive caching.  Increment stats and
4003                  * reissue to the original storage device.
4004                  */
4005                 if (zio->io_error != 0) {
4006                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_io_error);
4007                 } else {
4008                         zio->io_error = EIO;
4009                 }
4010                 if (!equal)
4011                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_cksum_bad);
4012
4013                 /*
4014                  * If there's no waiter, issue an async i/o to the primary
4015                  * storage now.  If there *is* a waiter, the caller must
4016                  * issue the i/o in a context where it's OK to block.
4017                  */
4018                 if (zio->io_waiter == NULL) {
4019                         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
4020
4021                         ASSERT(!pio || pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4022
4023                         zio_nowait(zio_read(pio, cb->l2rcb_spa, &cb->l2rcb_bp,
4024                             buf->b_data, zio->io_size, arc_read_done, buf,
4025                             zio->io_priority, cb->l2rcb_flags, &cb->l2rcb_zb));
4026                 }
4027         }
4028
4029         kmem_free(cb, sizeof (l2arc_read_callback_t));
4030 }
4031
4032 /*
4033  * This is the list priority from which the L2ARC will search for pages to
4034  * cache.  This is used within loops (0..3) to cycle through lists in the
4035  * desired order.  This order can have a significant effect on cache
4036  * performance.
4037  *
4038  * Currently the metadata lists are hit first, MFU then MRU, followed by
4039  * the data lists.  This function returns a locked list, and also returns
4040  * the lock pointer.
4041  */
4042 static list_t *
4043 l2arc_list_locked(int list_num, kmutex_t **lock)
4044 {
4045         list_t *list;
4046
4047         ASSERT(list_num >= 0 && list_num <= 3);
4048
4049         switch (list_num) {
4050         case 0:
4051                 list = &arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA];
4052                 *lock = &arc_mfu->arcs_mtx;
4053                 break;
4054         case 1:
4055                 list = &arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_METADATA];
4056                 *lock = &arc_mru->arcs_mtx;
4057                 break;
4058         case 2:
4059                 list = &arc_mfu->arcs_list[ARC_BUFC_DATA];
4060                 *lock = &arc_mfu->arcs_mtx;
4061                 break;
4062         case 3:
4063                 list = &arc_mru->arcs_list[ARC_BUFC_DATA];
4064                 *lock = &arc_mru->arcs_mtx;
4065                 break;
4066         }
4067
4068         ASSERT(!(MUTEX_HELD(*lock)));
4069         mutex_enter(*lock);
4070         return (list);
4071 }
4072
4073 /*
4074  * Evict buffers from the device write hand to the distance specified in
4075  * bytes.  This distance may span populated buffers, it may span nothing.
4076  * This is clearing a region on the L2ARC device ready for writing.
4077  * If the 'all' boolean is set, every buffer is evicted.
4078  */
4079 static void
4080 l2arc_evict(l2arc_dev_t *dev, uint64_t distance, boolean_t all)
4081 {
4082         list_t *buflist;
4083         l2arc_buf_hdr_t *abl2;
4084         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev;
4085         kmutex_t *hash_lock;
4086         uint64_t taddr;
4087
4088         buflist = dev->l2ad_buflist;
4089
4090         if (buflist == NULL)
4091                 return;
4092
4093         if (!all && dev->l2ad_first) {
4094                 /*
4095                  * This is the first sweep through the device.  There is
4096                  * nothing to evict.
4097                  */
4098                 return;
4099         }
4100
4101         if (dev->l2ad_hand >= (dev->l2ad_end - (2 * distance))) {
4102                 /*
4103                  * When nearing the end of the device, evict to the end
4104                  * before the device write hand jumps to the start.
4105                  */
4106                 taddr = dev->l2ad_end;
4107         } else {
4108                 taddr = dev->l2ad_hand + distance;
4109         }
4110         DTRACE_PROBE4(l2arc__evict, l2arc_dev_t *, dev, list_t *, buflist,
4111             uint64_t, taddr, boolean_t, all);
4112
4113 top:
4114         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4115         for (ab = list_tail(buflist); ab; ab = ab_prev) {
4116                 ab_prev = list_prev(buflist, ab);
4117
4118                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4119                 if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
4120                         /*
4121                          * Missed the hash lock.  Retry.
4122                          */
4123                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_evict_lock_retry);
4124                         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4125                         mutex_enter(hash_lock);
4126                         mutex_exit(hash_lock);
4127                         goto top;
4128                 }
4129
4130                 if (HDR_L2_WRITE_HEAD(ab)) {
4131                         /*
4132                          * We hit a write head node.  Leave it for
4133                          * l2arc_write_done().
4134                          */
4135                         list_remove(buflist, ab);
4136                         mutex_exit(hash_lock);
4137                         continue;
4138                 }
4139
4140                 if (!all && ab->b_l2hdr != NULL &&
4141                     (ab->b_l2hdr->b_daddr > taddr ||
4142                     ab->b_l2hdr->b_daddr < dev->l2ad_hand)) {
4143                         /*
4144                          * We've evicted to the target address,
4145                          * or the end of the device.
4146                          */
4147                         mutex_exit(hash_lock);
4148                         break;
4149                 }
4150
4151                 if (HDR_FREE_IN_PROGRESS(ab)) {
4152                         /*
4153                          * Already on the path to destruction.
4154                          */
4155                         mutex_exit(hash_lock);
4156                         continue;
4157                 }
4158
4159                 if (ab->b_state == arc_l2c_only) {
4160                         ASSERT(!HDR_L2_READING(ab));
4161                         /*
4162                          * This doesn't exist in the ARC.  Destroy.
4163                          * arc_hdr_destroy() will call list_remove()
4164                          * and decrement arcstat_l2_size.
4165                          */
4166                         arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
4167                         arc_hdr_destroy(ab);
4168                 } else {
4169                         /*
4170                          * Invalidate issued or about to be issued
4171                          * reads, since we may be about to write
4172                          * over this location.
4173                          */
4174                         if (HDR_L2_READING(ab)) {
4175                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_evict_reading);
4176                                 ab->b_flags |= ARC_L2_EVICTED;
4177                         }
4178
4179                         /*
4180                          * Tell ARC this no longer exists in L2ARC.
4181                          */
4182                         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
4183                                 abl2 = ab->b_l2hdr;
4184                                 ab->b_l2hdr = NULL;
4185                                 kmem_free(abl2, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
4186                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -ab->b_size);
4187                         }
4188                         list_remove(buflist, ab);
4189
4190                         /*
4191                          * This may have been leftover after a
4192                          * failed write.
4193                          */
4194                         ab->b_flags &= ~ARC_L2_WRITING;
4195                 }
4196                 mutex_exit(hash_lock);
4197         }
4198         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4199
4200         spa_l2cache_space_update(dev->l2ad_vdev, 0, -(taddr - dev->l2ad_evict));
4201         dev->l2ad_evict = taddr;
4202 }
4203
4204 /*
4205  * Find and write ARC buffers to the L2ARC device.
4206  *
4207  * An ARC_L2_WRITING flag is set so that the L2ARC buffers are not valid
4208  * for reading until they have completed writing.
4209  */
4210 static uint64_t
4211 l2arc_write_buffers(spa_t *spa, l2arc_dev_t *dev, uint64_t target_sz)
4212 {
4213         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev, *head;
4214         l2arc_buf_hdr_t *hdrl2;
4215         list_t *list;
4216         uint64_t passed_sz, write_sz, buf_sz, headroom;
4217         void *buf_data;
4218         kmutex_t *hash_lock, *list_lock;
4219         boolean_t have_lock, full;
4220         l2arc_write_callback_t *cb;
4221         zio_t *pio, *wzio;
4222         uint64_t guid = spa_guid(spa);
4223
4224         ASSERT(dev->l2ad_vdev != NULL);
4225
4226         pio = NULL;
4227         write_sz = 0;
4228         full = B_FALSE;
4229         head = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
4230         head->b_flags |= ARC_L2_WRITE_HEAD;
4231
4232         /*
4233          * Copy buffers for L2ARC writing.
4234          */
4235         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4236         for (int try = 0; try <= 3; try++) {
4237                 list = l2arc_list_locked(try, &list_lock);
4238                 passed_sz = 0;
4239
4240                 /*
4241                  * L2ARC fast warmup.
4242                  *
4243                  * Until the ARC is warm and starts to evict, read from the
4244                  * head of the ARC lists rather than the tail.
4245                  */
4246                 headroom = target_sz * l2arc_headroom;
4247                 if (arc_warm == B_FALSE)
4248                         ab = list_head(list);
4249                 else
4250                         ab = list_tail(list);
4251
4252                 for (; ab; ab = ab_prev) {
4253                         if (arc_warm == B_FALSE)
4254                                 ab_prev = list_next(list, ab);
4255                         else
4256                                 ab_prev = list_prev(list, ab);
4257
4258                         hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4259                         have_lock = MUTEX_HELD(hash_lock);
4260                         if (!have_lock && !mutex_tryenter(hash_lock)) {
4261                                 /*
4262                                  * Skip this buffer rather than waiting.
4263                                  */
4264                                 continue;
4265                         }
4266
4267                         passed_sz += ab->b_size;
4268                         if (passed_sz > headroom) {
4269                                 /*
4270                                  * Searched too far.
4271                                  */
4272                                 mutex_exit(hash_lock);
4273                                 break;
4274                         }
4275
4276                         if (!l2arc_write_eligible(guid, ab)) {
4277                                 mutex_exit(hash_lock);
4278                                 continue;
4279                         }
4280
4281                         if ((write_sz + ab->b_size) > target_sz) {
4282                                 full = B_TRUE;
4283                                 mutex_exit(hash_lock);
4284                                 break;
4285                         }
4286
4287                         if (pio == NULL) {
4288                                 /*
4289                                  * Insert a dummy header on the buflist so
4290                                  * l2arc_write_done() can find where the
4291                                  * write buffers begin without searching.
4292                                  */
4293                                 list_insert_head(dev->l2ad_buflist, head);
4294
4295                                 cb = kmem_alloc(
4296                                     sizeof (l2arc_write_callback_t), KM_SLEEP);
4297                                 cb->l2wcb_dev = dev;
4298                                 cb->l2wcb_head = head;
4299                                 pio = zio_root(spa, l2arc_write_done, cb,
4300                                     ZIO_FLAG_CANFAIL);
4301                         }
4302
4303                         /*
4304                          * Create and add a new L2ARC header.
4305                          */
4306                         hdrl2 = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_buf_hdr_t), KM_SLEEP);
4307                         hdrl2->b_dev = dev;
4308                         hdrl2->b_daddr = dev->l2ad_hand;
4309
4310                         ab->b_flags |= ARC_L2_WRITING;
4311                         ab->b_l2hdr = hdrl2;
4312                         list_insert_head(dev->l2ad_buflist, ab);
4313                         buf_data = ab->b_buf->b_data;
4314                         buf_sz = ab->b_size;
4315
4316                         /*
4317                          * Compute and store the buffer cksum before
4318                          * writing.  On debug the cksum is verified first.
4319                          */
4320                         arc_cksum_verify(ab->b_buf);
4321                         arc_cksum_compute(ab->b_buf, B_TRUE);
4322
4323                         mutex_exit(hash_lock);
4324
4325                         wzio = zio_write_phys(pio, dev->l2ad_vdev,
4326                             dev->l2ad_hand, buf_sz, buf_data, ZIO_CHECKSUM_OFF,
4327                             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE,
4328                             ZIO_FLAG_CANFAIL, B_FALSE);
4329
4330                         DTRACE_PROBE2(l2arc__write, vdev_t *, dev->l2ad_vdev,
4331                             zio_t *, wzio);
4332                         (void) zio_nowait(wzio);
4333
4334                         /*
4335                          * Keep the clock hand suitably device-aligned.
4336                          */
4337                         buf_sz = vdev_psize_to_asize(dev->l2ad_vdev, buf_sz);
4338
4339                         write_sz += buf_sz;
4340                         dev->l2ad_hand += buf_sz;
4341                 }
4342
4343                 mutex_exit(list_lock);
4344
4345                 if (full == B_TRUE)
4346                         break;
4347         }
4348         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4349
4350         if (pio == NULL) {
4351                 ASSERT3U(write_sz, ==, 0);
4352                 kmem_cache_free(hdr_cache, head);
4353                 return (0);
4354         }
4355
4356         ASSERT3U(write_sz, <=, target_sz);
4357         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_sent);
4358         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_write_bytes, write_sz);
4359         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, write_sz);
4360         spa_l2cache_space_update(dev->l2ad_vdev, 0, write_sz);
4361
4362         /*
4363          * Bump device hand to the device start if it is approaching the end.
4364          * l2arc_evict() will already have evicted ahead for this case.
4365          */
4366         if (dev->l2ad_hand >= (dev->l2ad_end - target_sz)) {
4367                 spa_l2cache_space_update(dev->l2ad_vdev, 0,
4368                     dev->l2ad_end - dev->l2ad_hand);
4369                 dev->l2ad_hand = dev->l2ad_start;
4370                 dev->l2ad_evict = dev->l2ad_start;
4371                 dev->l2ad_first = B_FALSE;
4372         }
4373
4374         dev->l2ad_writing = B_TRUE;
4375         (void) zio_wait(pio);
4376         dev->l2ad_writing = B_FALSE;
4377
4378         return (write_sz);
4379 }
4380
4381 /*
4382  * This thread feeds the L2ARC at regular intervals.  This is the beating
4383  * heart of the L2ARC.
4384  */
4385 static void
4386 l2arc_feed_thread(void)
4387 {
4388         callb_cpr_t cpr;
4389         l2arc_dev_t *dev;
4390         spa_t *spa;
4391         uint64_t size, wrote;
4392         clock_t begin, next = lbolt;
4393
4394         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &l2arc_feed_thr_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
4395
4396         mutex_enter(&l2arc_feed_thr_lock);
4397
4398         while (l2arc_thread_exit == 0) {
4399                 CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
4400                 (void) cv_timedwait(&l2arc_feed_thr_cv, &l2arc_feed_thr_lock,
4401                     next);
4402                 CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &l2arc_feed_thr_lock);
4403                 next = lbolt + hz;
4404
4405                 /*
4406                  * Quick check for L2ARC devices.
4407                  */
4408                 mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4409                 if (l2arc_ndev == 0) {
4410                         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4411                         continue;
4412                 }
4413                 mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4414                 begin = lbolt;
4415
4416                 /*
4417                  * This selects the next l2arc device to write to, and in
4418                  * doing so the next spa to feed from: dev->l2ad_spa.   This
4419                  * will return NULL if there are now no l2arc devices or if
4420                  * they are all faulted.
4421                  *
4422                  * If a device is returned, its spa's config lock is also
4423                  * held to prevent device removal.  l2arc_dev_get_next()
4424                  * will grab and release l2arc_dev_mtx.
4425                  */
4426                 if ((dev = l2arc_dev_get_next()) == NULL)
4427                         continue;
4428
4429                 spa = dev->l2ad_spa;
4430                 ASSERT(spa != NULL);
4431
4432                 /*
4433                  * Avoid contributing to memory pressure.
4434                  */
4435                 if (arc_reclaim_needed()) {
4436                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_abort_lowmem);
4437                         spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
4438                         continue;
4439                 }
4440
4441                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_feeds);
4442
4443                 size = l2arc_write_size(dev);
4444
4445                 /*
4446                  * Evict L2ARC buffers that will be overwritten.
4447                  */
4448                 l2arc_evict(dev, size, B_FALSE);
4449
4450                 /*
4451                  * Write ARC buffers.
4452                  */
4453                 wrote = l2arc_write_buffers(spa, dev, size);
4454
4455                 /*
4456                  * Calculate interval between writes.
4457                  */
4458                 next = l2arc_write_interval(begin, size, wrote);
4459                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
4460         }
4461
4462         l2arc_thread_exit = 0;
4463         cv_broadcast(&l2arc_feed_thr_cv);
4464         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);           /* drops l2arc_feed_thr_lock */
4465         thread_exit();
4466 }
4467
4468 boolean_t
4469 l2arc_vdev_present(vdev_t *vd)
4470 {
4471         l2arc_dev_t *dev;
4472
4473         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4474         for (dev = list_head(l2arc_dev_list); dev != NULL;
4475             dev = list_next(l2arc_dev_list, dev)) {
4476                 if (dev->l2ad_vdev == vd)
4477                         break;
4478         }
4479         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4480
4481         return (dev != NULL);
4482 }
4483
4484 /*
4485  * Add a vdev for use by the L2ARC.  By this point the spa has already
4486  * validated the vdev and opened it.
4487  */
4488 void
4489 l2arc_add_vdev(spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t start, uint64_t end)
4490 {
4491         l2arc_dev_t *adddev;
4492
4493         ASSERT(!l2arc_vdev_present(vd));
4494
4495         /*
4496          * Create a new l2arc device entry.
4497          */
4498         adddev = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_dev_t), KM_SLEEP);
4499         adddev->l2ad_spa = spa;
4500         adddev->l2ad_vdev = vd;
4501         adddev->l2ad_write = l2arc_write_max;
4502         adddev->l2ad_boost = l2arc_write_boost;
4503         adddev->l2ad_start = start;
4504         adddev->l2ad_end = end;
4505         adddev->l2ad_hand = adddev->l2ad_start;
4506         adddev->l2ad_evict = adddev->l2ad_start;
4507         adddev->l2ad_first = B_TRUE;
4508         adddev->l2ad_writing = B_FALSE;
4509         ASSERT3U(adddev->l2ad_write, >, 0);
4510
4511         /*
4512          * This is a list of all ARC buffers that are still valid on the
4513          * device.
4514          */
4515         adddev->l2ad_buflist = kmem_zalloc(sizeof (list_t), KM_SLEEP);
4516         list_create(adddev->l2ad_buflist, sizeof (arc_buf_hdr_t),
4517             offsetof(arc_buf_hdr_t, b_l2node));
4518
4519         spa_l2cache_space_update(vd, adddev->l2ad_end - adddev->l2ad_hand, 0);
4520
4521         /*
4522          * Add device to global list
4523          */
4524         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4525         list_insert_head(l2arc_dev_list, adddev);
4526         atomic_inc_64(&l2arc_ndev);
4527         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4528 }
4529
4530 /*
4531  * Remove a vdev from the L2ARC.
4532  */
4533 void
4534 l2arc_remove_vdev(vdev_t *vd)
4535 {
4536         l2arc_dev_t *dev, *nextdev, *remdev = NULL;
4537
4538         /*
4539          * Find the device by vdev
4540          */
4541         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4542         for (dev = list_head(l2arc_dev_list); dev; dev = nextdev) {
4543                 nextdev = list_next(l2arc_dev_list, dev);
4544                 if (vd == dev->l2ad_vdev) {
4545                         remdev = dev;
4546                         break;
4547                 }
4548         }
4549         ASSERT(remdev != NULL);
4550
4551         /*
4552          * Remove device from global list
4553          */
4554         list_remove(l2arc_dev_list, remdev);
4555         l2arc_dev_last = NULL;          /* may have been invalidated */
4556         atomic_dec_64(&l2arc_ndev);
4557         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4558
4559         /*
4560          * Clear all buflists and ARC references.  L2ARC device flush.
4561          */
4562         l2arc_evict(remdev, 0, B_TRUE);
4563         list_destroy(remdev->l2ad_buflist);
4564         kmem_free(remdev->l2ad_buflist, sizeof (list_t));
4565         kmem_free(remdev, sizeof (l2arc_dev_t));
4566 }
4567
4568 void
4569 l2arc_init(void)
4570 {
4571         l2arc_thread_exit = 0;
4572         l2arc_ndev = 0;
4573         l2arc_writes_sent = 0;
4574         l2arc_writes_done = 0;
4575
4576         mutex_init(&l2arc_feed_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4577         cv_init(&l2arc_feed_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
4578         mutex_init(&l2arc_dev_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4579         mutex_init(&l2arc_buflist_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4580         mutex_init(&l2arc_free_on_write_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4581
4582         l2arc_dev_list = &L2ARC_dev_list;
4583         l2arc_free_on_write = &L2ARC_free_on_write;
4584         list_create(l2arc_dev_list, sizeof (l2arc_dev_t),
4585             offsetof(l2arc_dev_t, l2ad_node));
4586         list_create(l2arc_free_on_write, sizeof (l2arc_data_free_t),
4587             offsetof(l2arc_data_free_t, l2df_list_node));
4588 }
4589
4590 void
4591 l2arc_fini(void)
4592 {
4593         /*
4594          * This is called from dmu_fini(), which is called from spa_fini();
4595          * Because of this, we can assume that all l2arc devices have
4596          * already been removed when the pools themselves were removed.
4597          */
4598
4599         l2arc_do_free_on_write();
4600
4601         mutex_destroy(&l2arc_feed_thr_lock);
4602         cv_destroy(&l2arc_feed_thr_cv);
4603         mutex_destroy(&l2arc_dev_mtx);
4604         mutex_destroy(&l2arc_buflist_mtx);
4605         mutex_destroy(&l2arc_free_on_write_mtx);
4606
4607         list_destroy(l2arc_dev_list);
4608         list_destroy(l2arc_free_on_write);
4609 }
4610
4611 void
4612 l2arc_start(void)
4613 {
4614         if (!(spa_mode_global & FWRITE))
4615                 return;
4616
4617         (void) thread_create(NULL, 0, l2arc_feed_thread, NULL, 0, &p0,
4618             TS_RUN, minclsyspri);
4619 }
4620
4621 void
4622 l2arc_stop(void)
4623 {
4624         if (!(spa_mode_global & FWRITE))
4625                 return;
4626
4627         mutex_enter(&l2arc_feed_thr_lock);
4628         cv_signal(&l2arc_feed_thr_cv);  /* kick thread out of startup */
4629         l2arc_thread_exit = 1;
4630         while (l2arc_thread_exit != 0)
4631                 cv_wait(&l2arc_feed_thr_cv, &l2arc_feed_thr_lock);
4632         mutex_exit(&l2arc_feed_thr_lock);
4633 }