]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/arc.c
MFV r242735:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / zfs / arc.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright 2011 Nexenta Systems, Inc.  All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 by Delphix. All rights reserved.
25  */
26
27 /*
28  * DVA-based Adjustable Replacement Cache
29  *
30  * While much of the theory of operation used here is
31  * based on the self-tuning, low overhead replacement cache
32  * presented by Megiddo and Modha at FAST 2003, there are some
33  * significant differences:
34  *
35  * 1. The Megiddo and Modha model assumes any page is evictable.
36  * Pages in its cache cannot be "locked" into memory.  This makes
37  * the eviction algorithm simple: evict the last page in the list.
38  * This also make the performance characteristics easy to reason
39  * about.  Our cache is not so simple.  At any given moment, some
40  * subset of the blocks in the cache are un-evictable because we
41  * have handed out a reference to them.  Blocks are only evictable
42  * when there are no external references active.  This makes
43  * eviction far more problematic:  we choose to evict the evictable
44  * blocks that are the "lowest" in the list.
45  *
46  * There are times when it is not possible to evict the requested
47  * space.  In these circumstances we are unable to adjust the cache
48  * size.  To prevent the cache growing unbounded at these times we
49  * implement a "cache throttle" that slows the flow of new data
50  * into the cache until we can make space available.
51  *
52  * 2. The Megiddo and Modha model assumes a fixed cache size.
53  * Pages are evicted when the cache is full and there is a cache
54  * miss.  Our model has a variable sized cache.  It grows with
55  * high use, but also tries to react to memory pressure from the
56  * operating system: decreasing its size when system memory is
57  * tight.
58  *
59  * 3. The Megiddo and Modha model assumes a fixed page size. All
60  * elements of the cache are therefor exactly the same size.  So
61  * when adjusting the cache size following a cache miss, its simply
62  * a matter of choosing a single page to evict.  In our model, we
63  * have variable sized cache blocks (rangeing from 512 bytes to
64  * 128K bytes).  We therefor choose a set of blocks to evict to make
65  * space for a cache miss that approximates as closely as possible
66  * the space used by the new block.
67  *
68  * See also:  "ARC: A Self-Tuning, Low Overhead Replacement Cache"
69  * by N. Megiddo & D. Modha, FAST 2003
70  */
71
72 /*
73  * The locking model:
74  *
75  * A new reference to a cache buffer can be obtained in two
76  * ways: 1) via a hash table lookup using the DVA as a key,
77  * or 2) via one of the ARC lists.  The arc_read() interface
78  * uses method 1, while the internal arc algorithms for
79  * adjusting the cache use method 2.  We therefor provide two
80  * types of locks: 1) the hash table lock array, and 2) the
81  * arc list locks.
82  *
83  * Buffers do not have their own mutexs, rather they rely on the
84  * hash table mutexs for the bulk of their protection (i.e. most
85  * fields in the arc_buf_hdr_t are protected by these mutexs).
86  *
87  * buf_hash_find() returns the appropriate mutex (held) when it
88  * locates the requested buffer in the hash table.  It returns
89  * NULL for the mutex if the buffer was not in the table.
90  *
91  * buf_hash_remove() expects the appropriate hash mutex to be
92  * already held before it is invoked.
93  *
94  * Each arc state also has a mutex which is used to protect the
95  * buffer list associated with the state.  When attempting to
96  * obtain a hash table lock while holding an arc list lock you
97  * must use: mutex_tryenter() to avoid deadlock.  Also note that
98  * the active state mutex must be held before the ghost state mutex.
99  *
100  * Arc buffers may have an associated eviction callback function.
101  * This function will be invoked prior to removing the buffer (e.g.
102  * in arc_do_user_evicts()).  Note however that the data associated
103  * with the buffer may be evicted prior to the callback.  The callback
104  * must be made with *no locks held* (to prevent deadlock).  Additionally,
105  * the users of callbacks must ensure that their private data is
106  * protected from simultaneous callbacks from arc_buf_evict()
107  * and arc_do_user_evicts().
108  *
109  * Note that the majority of the performance stats are manipulated
110  * with atomic operations.
111  *
112  * The L2ARC uses the l2arc_buflist_mtx global mutex for the following:
113  *
114  *      - L2ARC buflist creation
115  *      - L2ARC buflist eviction
116  *      - L2ARC write completion, which walks L2ARC buflists
117  *      - ARC header destruction, as it removes from L2ARC buflists
118  *      - ARC header release, as it removes from L2ARC buflists
119  */
120
121 #include <sys/spa.h>
122 #include <sys/zio.h>
123 #include <sys/zfs_context.h>
124 #include <sys/arc.h>
125 #include <sys/refcount.h>
126 #include <sys/vdev.h>
127 #include <sys/vdev_impl.h>
128 #ifdef _KERNEL
129 #include <sys/dnlc.h>
130 #endif
131 #include <sys/callb.h>
132 #include <sys/kstat.h>
133 #include <zfs_fletcher.h>
134 #include <sys/sdt.h>
135
136 #include <vm/vm_pageout.h>
137
138 #ifdef illumos
139 #ifndef _KERNEL
140 /* set with ZFS_DEBUG=watch, to enable watchpoints on frozen buffers */
141 boolean_t arc_watch = B_FALSE;
142 int arc_procfd;
143 #endif
144 #endif /* illumos */
145
146 static kmutex_t         arc_reclaim_thr_lock;
147 static kcondvar_t       arc_reclaim_thr_cv;     /* used to signal reclaim thr */
148 static uint8_t          arc_thread_exit;
149
150 extern int zfs_write_limit_shift;
151 extern uint64_t zfs_write_limit_max;
152 extern kmutex_t zfs_write_limit_lock;
153
154 #define ARC_REDUCE_DNLC_PERCENT 3
155 uint_t arc_reduce_dnlc_percent = ARC_REDUCE_DNLC_PERCENT;
156
157 typedef enum arc_reclaim_strategy {
158         ARC_RECLAIM_AGGR,               /* Aggressive reclaim strategy */
159         ARC_RECLAIM_CONS                /* Conservative reclaim strategy */
160 } arc_reclaim_strategy_t;
161
162 /* number of seconds before growing cache again */
163 static int              arc_grow_retry = 60;
164
165 /* shift of arc_c for calculating both min and max arc_p */
166 static int              arc_p_min_shift = 4;
167
168 /* log2(fraction of arc to reclaim) */
169 static int              arc_shrink_shift = 5;
170
171 /*
172  * minimum lifespan of a prefetch block in clock ticks
173  * (initialized in arc_init())
174  */
175 static int              arc_min_prefetch_lifespan;
176
177 static int arc_dead;
178 extern int zfs_prefetch_disable;
179
180 /*
181  * The arc has filled available memory and has now warmed up.
182  */
183 static boolean_t arc_warm;
184
185 /*
186  * These tunables are for performance analysis.
187  */
188 uint64_t zfs_arc_max;
189 uint64_t zfs_arc_min;
190 uint64_t zfs_arc_meta_limit = 0;
191 int zfs_arc_grow_retry = 0;
192 int zfs_arc_shrink_shift = 0;
193 int zfs_arc_p_min_shift = 0;
194 int zfs_disable_dup_eviction = 0;
195
196 TUNABLE_QUAD("vfs.zfs.arc_max", &zfs_arc_max);
197 TUNABLE_QUAD("vfs.zfs.arc_min", &zfs_arc_min);
198 TUNABLE_QUAD("vfs.zfs.arc_meta_limit", &zfs_arc_meta_limit);
199 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
200 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_max, CTLFLAG_RDTUN, &zfs_arc_max, 0,
201     "Maximum ARC size");
202 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_min, CTLFLAG_RDTUN, &zfs_arc_min, 0,
203     "Minimum ARC size");
204
205 /*
206  * Note that buffers can be in one of 6 states:
207  *      ARC_anon        - anonymous (discussed below)
208  *      ARC_mru         - recently used, currently cached
209  *      ARC_mru_ghost   - recentely used, no longer in cache
210  *      ARC_mfu         - frequently used, currently cached
211  *      ARC_mfu_ghost   - frequently used, no longer in cache
212  *      ARC_l2c_only    - exists in L2ARC but not other states
213  * When there are no active references to the buffer, they are
214  * are linked onto a list in one of these arc states.  These are
215  * the only buffers that can be evicted or deleted.  Within each
216  * state there are multiple lists, one for meta-data and one for
217  * non-meta-data.  Meta-data (indirect blocks, blocks of dnodes,
218  * etc.) is tracked separately so that it can be managed more
219  * explicitly: favored over data, limited explicitly.
220  *
221  * Anonymous buffers are buffers that are not associated with
222  * a DVA.  These are buffers that hold dirty block copies
223  * before they are written to stable storage.  By definition,
224  * they are "ref'd" and are considered part of arc_mru
225  * that cannot be freed.  Generally, they will aquire a DVA
226  * as they are written and migrate onto the arc_mru list.
227  *
228  * The ARC_l2c_only state is for buffers that are in the second
229  * level ARC but no longer in any of the ARC_m* lists.  The second
230  * level ARC itself may also contain buffers that are in any of
231  * the ARC_m* states - meaning that a buffer can exist in two
232  * places.  The reason for the ARC_l2c_only state is to keep the
233  * buffer header in the hash table, so that reads that hit the
234  * second level ARC benefit from these fast lookups.
235  */
236
237 #define ARCS_LOCK_PAD           CACHE_LINE_SIZE
238 struct arcs_lock {
239         kmutex_t        arcs_lock;
240 #ifdef _KERNEL
241         unsigned char   pad[(ARCS_LOCK_PAD - sizeof (kmutex_t))];
242 #endif
243 };
244
245 /*
246  * must be power of two for mask use to work
247  *
248  */
249 #define ARC_BUFC_NUMDATALISTS           16
250 #define ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS       16
251 #define ARC_BUFC_NUMLISTS       (ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS + ARC_BUFC_NUMDATALISTS)
252
253 typedef struct arc_state {
254         uint64_t arcs_lsize[ARC_BUFC_NUMTYPES]; /* amount of evictable data */
255         uint64_t arcs_size;     /* total amount of data in this state */
256         list_t  arcs_lists[ARC_BUFC_NUMLISTS]; /* list of evictable buffers */
257         struct arcs_lock arcs_locks[ARC_BUFC_NUMLISTS] __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
258 } arc_state_t;
259
260 #define ARCS_LOCK(s, i) (&((s)->arcs_locks[(i)].arcs_lock))
261
262 /* The 6 states: */
263 static arc_state_t ARC_anon;
264 static arc_state_t ARC_mru;
265 static arc_state_t ARC_mru_ghost;
266 static arc_state_t ARC_mfu;
267 static arc_state_t ARC_mfu_ghost;
268 static arc_state_t ARC_l2c_only;
269
270 typedef struct arc_stats {
271         kstat_named_t arcstat_hits;
272         kstat_named_t arcstat_misses;
273         kstat_named_t arcstat_demand_data_hits;
274         kstat_named_t arcstat_demand_data_misses;
275         kstat_named_t arcstat_demand_metadata_hits;
276         kstat_named_t arcstat_demand_metadata_misses;
277         kstat_named_t arcstat_prefetch_data_hits;
278         kstat_named_t arcstat_prefetch_data_misses;
279         kstat_named_t arcstat_prefetch_metadata_hits;
280         kstat_named_t arcstat_prefetch_metadata_misses;
281         kstat_named_t arcstat_mru_hits;
282         kstat_named_t arcstat_mru_ghost_hits;
283         kstat_named_t arcstat_mfu_hits;
284         kstat_named_t arcstat_mfu_ghost_hits;
285         kstat_named_t arcstat_allocated;
286         kstat_named_t arcstat_deleted;
287         kstat_named_t arcstat_stolen;
288         kstat_named_t arcstat_recycle_miss;
289         kstat_named_t arcstat_mutex_miss;
290         kstat_named_t arcstat_evict_skip;
291         kstat_named_t arcstat_evict_l2_cached;
292         kstat_named_t arcstat_evict_l2_eligible;
293         kstat_named_t arcstat_evict_l2_ineligible;
294         kstat_named_t arcstat_hash_elements;
295         kstat_named_t arcstat_hash_elements_max;
296         kstat_named_t arcstat_hash_collisions;
297         kstat_named_t arcstat_hash_chains;
298         kstat_named_t arcstat_hash_chain_max;
299         kstat_named_t arcstat_p;
300         kstat_named_t arcstat_c;
301         kstat_named_t arcstat_c_min;
302         kstat_named_t arcstat_c_max;
303         kstat_named_t arcstat_size;
304         kstat_named_t arcstat_hdr_size;
305         kstat_named_t arcstat_data_size;
306         kstat_named_t arcstat_other_size;
307         kstat_named_t arcstat_l2_hits;
308         kstat_named_t arcstat_l2_misses;
309         kstat_named_t arcstat_l2_feeds;
310         kstat_named_t arcstat_l2_rw_clash;
311         kstat_named_t arcstat_l2_read_bytes;
312         kstat_named_t arcstat_l2_write_bytes;
313         kstat_named_t arcstat_l2_writes_sent;
314         kstat_named_t arcstat_l2_writes_done;
315         kstat_named_t arcstat_l2_writes_error;
316         kstat_named_t arcstat_l2_writes_hdr_miss;
317         kstat_named_t arcstat_l2_evict_lock_retry;
318         kstat_named_t arcstat_l2_evict_reading;
319         kstat_named_t arcstat_l2_free_on_write;
320         kstat_named_t arcstat_l2_abort_lowmem;
321         kstat_named_t arcstat_l2_cksum_bad;
322         kstat_named_t arcstat_l2_io_error;
323         kstat_named_t arcstat_l2_size;
324         kstat_named_t arcstat_l2_hdr_size;
325         kstat_named_t arcstat_l2_write_trylock_fail;
326         kstat_named_t arcstat_l2_write_passed_headroom;
327         kstat_named_t arcstat_l2_write_spa_mismatch;
328         kstat_named_t arcstat_l2_write_in_l2;
329         kstat_named_t arcstat_l2_write_hdr_io_in_progress;
330         kstat_named_t arcstat_l2_write_not_cacheable;
331         kstat_named_t arcstat_l2_write_full;
332         kstat_named_t arcstat_l2_write_buffer_iter;
333         kstat_named_t arcstat_l2_write_pios;
334         kstat_named_t arcstat_l2_write_buffer_bytes_scanned;
335         kstat_named_t arcstat_l2_write_buffer_list_iter;
336         kstat_named_t arcstat_l2_write_buffer_list_null_iter;
337         kstat_named_t arcstat_memory_throttle_count;
338         kstat_named_t arcstat_duplicate_buffers;
339         kstat_named_t arcstat_duplicate_buffers_size;
340         kstat_named_t arcstat_duplicate_reads;
341 } arc_stats_t;
342
343 static arc_stats_t arc_stats = {
344         { "hits",                       KSTAT_DATA_UINT64 },
345         { "misses",                     KSTAT_DATA_UINT64 },
346         { "demand_data_hits",           KSTAT_DATA_UINT64 },
347         { "demand_data_misses",         KSTAT_DATA_UINT64 },
348         { "demand_metadata_hits",       KSTAT_DATA_UINT64 },
349         { "demand_metadata_misses",     KSTAT_DATA_UINT64 },
350         { "prefetch_data_hits",         KSTAT_DATA_UINT64 },
351         { "prefetch_data_misses",       KSTAT_DATA_UINT64 },
352         { "prefetch_metadata_hits",     KSTAT_DATA_UINT64 },
353         { "prefetch_metadata_misses",   KSTAT_DATA_UINT64 },
354         { "mru_hits",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
355         { "mru_ghost_hits",             KSTAT_DATA_UINT64 },
356         { "mfu_hits",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
357         { "mfu_ghost_hits",             KSTAT_DATA_UINT64 },
358         { "allocated",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
359         { "deleted",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
360         { "stolen",                     KSTAT_DATA_UINT64 },
361         { "recycle_miss",               KSTAT_DATA_UINT64 },
362         { "mutex_miss",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
363         { "evict_skip",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
364         { "evict_l2_cached",            KSTAT_DATA_UINT64 },
365         { "evict_l2_eligible",          KSTAT_DATA_UINT64 },
366         { "evict_l2_ineligible",        KSTAT_DATA_UINT64 },
367         { "hash_elements",              KSTAT_DATA_UINT64 },
368         { "hash_elements_max",          KSTAT_DATA_UINT64 },
369         { "hash_collisions",            KSTAT_DATA_UINT64 },
370         { "hash_chains",                KSTAT_DATA_UINT64 },
371         { "hash_chain_max",             KSTAT_DATA_UINT64 },
372         { "p",                          KSTAT_DATA_UINT64 },
373         { "c",                          KSTAT_DATA_UINT64 },
374         { "c_min",                      KSTAT_DATA_UINT64 },
375         { "c_max",                      KSTAT_DATA_UINT64 },
376         { "size",                       KSTAT_DATA_UINT64 },
377         { "hdr_size",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
378         { "data_size",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
379         { "other_size",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
380         { "l2_hits",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
381         { "l2_misses",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
382         { "l2_feeds",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
383         { "l2_rw_clash",                KSTAT_DATA_UINT64 },
384         { "l2_read_bytes",              KSTAT_DATA_UINT64 },
385         { "l2_write_bytes",             KSTAT_DATA_UINT64 },
386         { "l2_writes_sent",             KSTAT_DATA_UINT64 },
387         { "l2_writes_done",             KSTAT_DATA_UINT64 },
388         { "l2_writes_error",            KSTAT_DATA_UINT64 },
389         { "l2_writes_hdr_miss",         KSTAT_DATA_UINT64 },
390         { "l2_evict_lock_retry",        KSTAT_DATA_UINT64 },
391         { "l2_evict_reading",           KSTAT_DATA_UINT64 },
392         { "l2_free_on_write",           KSTAT_DATA_UINT64 },
393         { "l2_abort_lowmem",            KSTAT_DATA_UINT64 },
394         { "l2_cksum_bad",               KSTAT_DATA_UINT64 },
395         { "l2_io_error",                KSTAT_DATA_UINT64 },
396         { "l2_size",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
397         { "l2_hdr_size",                KSTAT_DATA_UINT64 },
398         { "l2_write_trylock_fail",      KSTAT_DATA_UINT64 },
399         { "l2_write_passed_headroom",   KSTAT_DATA_UINT64 },
400         { "l2_write_spa_mismatch",      KSTAT_DATA_UINT64 },
401         { "l2_write_in_l2",             KSTAT_DATA_UINT64 },
402         { "l2_write_io_in_progress",    KSTAT_DATA_UINT64 },
403         { "l2_write_not_cacheable",     KSTAT_DATA_UINT64 },
404         { "l2_write_full",              KSTAT_DATA_UINT64 },
405         { "l2_write_buffer_iter",       KSTAT_DATA_UINT64 },
406         { "l2_write_pios",              KSTAT_DATA_UINT64 },
407         { "l2_write_buffer_bytes_scanned", KSTAT_DATA_UINT64 },
408         { "l2_write_buffer_list_iter",  KSTAT_DATA_UINT64 },
409         { "l2_write_buffer_list_null_iter", KSTAT_DATA_UINT64 },
410         { "memory_throttle_count",      KSTAT_DATA_UINT64 },
411         { "duplicate_buffers",          KSTAT_DATA_UINT64 },
412         { "duplicate_buffers_size",     KSTAT_DATA_UINT64 },
413         { "duplicate_reads",            KSTAT_DATA_UINT64 }
414 };
415
416 #define ARCSTAT(stat)   (arc_stats.stat.value.ui64)
417
418 #define ARCSTAT_INCR(stat, val) \
419         atomic_add_64(&arc_stats.stat.value.ui64, (val));
420
421 #define ARCSTAT_BUMP(stat)      ARCSTAT_INCR(stat, 1)
422 #define ARCSTAT_BUMPDOWN(stat)  ARCSTAT_INCR(stat, -1)
423
424 #define ARCSTAT_MAX(stat, val) {                                        \
425         uint64_t m;                                                     \
426         while ((val) > (m = arc_stats.stat.value.ui64) &&               \
427             (m != atomic_cas_64(&arc_stats.stat.value.ui64, m, (val)))) \
428                 continue;                                               \
429 }
430
431 #define ARCSTAT_MAXSTAT(stat) \
432         ARCSTAT_MAX(stat##_max, arc_stats.stat.value.ui64)
433
434 /*
435  * We define a macro to allow ARC hits/misses to be easily broken down by
436  * two separate conditions, giving a total of four different subtypes for
437  * each of hits and misses (so eight statistics total).
438  */
439 #define ARCSTAT_CONDSTAT(cond1, stat1, notstat1, cond2, stat2, notstat2, stat) \
440         if (cond1) {                                                    \
441                 if (cond2) {                                            \
442                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##stat1##_##stat2##_##stat); \
443                 } else {                                                \
444                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##stat1##_##notstat2##_##stat); \
445                 }                                                       \
446         } else {                                                        \
447                 if (cond2) {                                            \
448                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##notstat1##_##stat2##_##stat); \
449                 } else {                                                \
450                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##notstat1##_##notstat2##_##stat);\
451                 }                                                       \
452         }
453
454 kstat_t                 *arc_ksp;
455 static arc_state_t      *arc_anon;
456 static arc_state_t      *arc_mru;
457 static arc_state_t      *arc_mru_ghost;
458 static arc_state_t      *arc_mfu;
459 static arc_state_t      *arc_mfu_ghost;
460 static arc_state_t      *arc_l2c_only;
461
462 /*
463  * There are several ARC variables that are critical to export as kstats --
464  * but we don't want to have to grovel around in the kstat whenever we wish to
465  * manipulate them.  For these variables, we therefore define them to be in
466  * terms of the statistic variable.  This assures that we are not introducing
467  * the possibility of inconsistency by having shadow copies of the variables,
468  * while still allowing the code to be readable.
469  */
470 #define arc_size        ARCSTAT(arcstat_size)   /* actual total arc size */
471 #define arc_p           ARCSTAT(arcstat_p)      /* target size of MRU */
472 #define arc_c           ARCSTAT(arcstat_c)      /* target size of cache */
473 #define arc_c_min       ARCSTAT(arcstat_c_min)  /* min target cache size */
474 #define arc_c_max       ARCSTAT(arcstat_c_max)  /* max target cache size */
475
476 static int              arc_no_grow;    /* Don't try to grow cache size */
477 static uint64_t         arc_tempreserve;
478 static uint64_t         arc_loaned_bytes;
479 static uint64_t         arc_meta_used;
480 static uint64_t         arc_meta_limit;
481 static uint64_t         arc_meta_max = 0;
482 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_meta_used, CTLFLAG_RD, &arc_meta_used, 0,
483     "ARC metadata used");
484 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_meta_limit, CTLFLAG_RW, &arc_meta_limit, 0,
485     "ARC metadata limit");
486
487 typedef struct l2arc_buf_hdr l2arc_buf_hdr_t;
488
489 typedef struct arc_callback arc_callback_t;
490
491 struct arc_callback {
492         void                    *acb_private;
493         arc_done_func_t         *acb_done;
494         arc_buf_t               *acb_buf;
495         zio_t                   *acb_zio_dummy;
496         arc_callback_t          *acb_next;
497 };
498
499 typedef struct arc_write_callback arc_write_callback_t;
500
501 struct arc_write_callback {
502         void            *awcb_private;
503         arc_done_func_t *awcb_ready;
504         arc_done_func_t *awcb_done;
505         arc_buf_t       *awcb_buf;
506 };
507
508 struct arc_buf_hdr {
509         /* protected by hash lock */
510         dva_t                   b_dva;
511         uint64_t                b_birth;
512         uint64_t                b_cksum0;
513
514         kmutex_t                b_freeze_lock;
515         zio_cksum_t             *b_freeze_cksum;
516         void                    *b_thawed;
517
518         arc_buf_hdr_t           *b_hash_next;
519         arc_buf_t               *b_buf;
520         uint32_t                b_flags;
521         uint32_t                b_datacnt;
522
523         arc_callback_t          *b_acb;
524         kcondvar_t              b_cv;
525
526         /* immutable */
527         arc_buf_contents_t      b_type;
528         uint64_t                b_size;
529         uint64_t                b_spa;
530
531         /* protected by arc state mutex */
532         arc_state_t             *b_state;
533         list_node_t             b_arc_node;
534
535         /* updated atomically */
536         clock_t                 b_arc_access;
537
538         /* self protecting */
539         refcount_t              b_refcnt;
540
541         l2arc_buf_hdr_t         *b_l2hdr;
542         list_node_t             b_l2node;
543 };
544
545 static arc_buf_t *arc_eviction_list;
546 static kmutex_t arc_eviction_mtx;
547 static arc_buf_hdr_t arc_eviction_hdr;
548 static void arc_get_data_buf(arc_buf_t *buf);
549 static void arc_access(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t *hash_lock);
550 static int arc_evict_needed(arc_buf_contents_t type);
551 static void arc_evict_ghost(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes);
552 #ifdef illumos
553 static void arc_buf_watch(arc_buf_t *buf);
554 #endif /* illumos */
555
556 static boolean_t l2arc_write_eligible(uint64_t spa_guid, arc_buf_hdr_t *ab);
557
558 #define GHOST_STATE(state)      \
559         ((state) == arc_mru_ghost || (state) == arc_mfu_ghost ||        \
560         (state) == arc_l2c_only)
561
562 /*
563  * Private ARC flags.  These flags are private ARC only flags that will show up
564  * in b_flags in the arc_hdr_buf_t.  Some flags are publicly declared, and can
565  * be passed in as arc_flags in things like arc_read.  However, these flags
566  * should never be passed and should only be set by ARC code.  When adding new
567  * public flags, make sure not to smash the private ones.
568  */
569
570 #define ARC_IN_HASH_TABLE       (1 << 9)        /* this buffer is hashed */
571 #define ARC_IO_IN_PROGRESS      (1 << 10)       /* I/O in progress for buf */
572 #define ARC_IO_ERROR            (1 << 11)       /* I/O failed for buf */
573 #define ARC_FREED_IN_READ       (1 << 12)       /* buf freed while in read */
574 #define ARC_BUF_AVAILABLE       (1 << 13)       /* block not in active use */
575 #define ARC_INDIRECT            (1 << 14)       /* this is an indirect block */
576 #define ARC_FREE_IN_PROGRESS    (1 << 15)       /* hdr about to be freed */
577 #define ARC_L2_WRITING          (1 << 16)       /* L2ARC write in progress */
578 #define ARC_L2_EVICTED          (1 << 17)       /* evicted during I/O */
579 #define ARC_L2_WRITE_HEAD       (1 << 18)       /* head of write list */
580
581 #define HDR_IN_HASH_TABLE(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_IN_HASH_TABLE)
582 #define HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr) ((hdr)->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS)
583 #define HDR_IO_ERROR(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_IO_ERROR)
584 #define HDR_PREFETCH(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_PREFETCH)
585 #define HDR_FREED_IN_READ(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_FREED_IN_READ)
586 #define HDR_BUF_AVAILABLE(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_BUF_AVAILABLE)
587 #define HDR_FREE_IN_PROGRESS(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_FREE_IN_PROGRESS)
588 #define HDR_L2CACHE(hdr)        ((hdr)->b_flags & ARC_L2CACHE)
589 #define HDR_L2_READING(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS && \
590                                     (hdr)->b_l2hdr != NULL)
591 #define HDR_L2_WRITING(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_L2_WRITING)
592 #define HDR_L2_EVICTED(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_L2_EVICTED)
593 #define HDR_L2_WRITE_HEAD(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_L2_WRITE_HEAD)
594
595 /*
596  * Other sizes
597  */
598
599 #define HDR_SIZE ((int64_t)sizeof (arc_buf_hdr_t))
600 #define L2HDR_SIZE ((int64_t)sizeof (l2arc_buf_hdr_t))
601
602 /*
603  * Hash table routines
604  */
605
606 #define HT_LOCK_PAD     CACHE_LINE_SIZE
607
608 struct ht_lock {
609         kmutex_t        ht_lock;
610 #ifdef _KERNEL
611         unsigned char   pad[(HT_LOCK_PAD - sizeof (kmutex_t))];
612 #endif
613 };
614
615 #define BUF_LOCKS 256
616 typedef struct buf_hash_table {
617         uint64_t ht_mask;
618         arc_buf_hdr_t **ht_table;
619         struct ht_lock ht_locks[BUF_LOCKS] __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
620 } buf_hash_table_t;
621
622 static buf_hash_table_t buf_hash_table;
623
624 #define BUF_HASH_INDEX(spa, dva, birth) \
625         (buf_hash(spa, dva, birth) & buf_hash_table.ht_mask)
626 #define BUF_HASH_LOCK_NTRY(idx) (buf_hash_table.ht_locks[idx & (BUF_LOCKS-1)])
627 #define BUF_HASH_LOCK(idx)      (&(BUF_HASH_LOCK_NTRY(idx).ht_lock))
628 #define HDR_LOCK(hdr) \
629         (BUF_HASH_LOCK(BUF_HASH_INDEX(hdr->b_spa, &hdr->b_dva, hdr->b_birth)))
630
631 uint64_t zfs_crc64_table[256];
632
633 /*
634  * Level 2 ARC
635  */
636
637 #define L2ARC_WRITE_SIZE        (8 * 1024 * 1024)       /* initial write max */
638 #define L2ARC_HEADROOM          2               /* num of writes */
639 #define L2ARC_FEED_SECS         1               /* caching interval secs */
640 #define L2ARC_FEED_MIN_MS       200             /* min caching interval ms */
641
642 #define l2arc_writes_sent       ARCSTAT(arcstat_l2_writes_sent)
643 #define l2arc_writes_done       ARCSTAT(arcstat_l2_writes_done)
644
645 /*
646  * L2ARC Performance Tunables
647  */
648 uint64_t l2arc_write_max = L2ARC_WRITE_SIZE;    /* default max write size */
649 uint64_t l2arc_write_boost = L2ARC_WRITE_SIZE;  /* extra write during warmup */
650 uint64_t l2arc_headroom = L2ARC_HEADROOM;       /* number of dev writes */
651 uint64_t l2arc_feed_secs = L2ARC_FEED_SECS;     /* interval seconds */
652 uint64_t l2arc_feed_min_ms = L2ARC_FEED_MIN_MS; /* min interval milliseconds */
653 boolean_t l2arc_noprefetch = B_TRUE;            /* don't cache prefetch bufs */
654 boolean_t l2arc_feed_again = B_TRUE;            /* turbo warmup */
655 boolean_t l2arc_norw = B_TRUE;                  /* no reads during writes */
656
657 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_write_max, CTLFLAG_RW,
658     &l2arc_write_max, 0, "max write size");
659 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_write_boost, CTLFLAG_RW,
660     &l2arc_write_boost, 0, "extra write during warmup");
661 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_headroom, CTLFLAG_RW,
662     &l2arc_headroom, 0, "number of dev writes");
663 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_feed_secs, CTLFLAG_RW,
664     &l2arc_feed_secs, 0, "interval seconds");
665 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_feed_min_ms, CTLFLAG_RW,
666     &l2arc_feed_min_ms, 0, "min interval milliseconds");
667
668 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_noprefetch, CTLFLAG_RW,
669     &l2arc_noprefetch, 0, "don't cache prefetch bufs");
670 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_feed_again, CTLFLAG_RW,
671     &l2arc_feed_again, 0, "turbo warmup");
672 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_norw, CTLFLAG_RW,
673     &l2arc_norw, 0, "no reads during writes");
674
675 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, anon_size, CTLFLAG_RD,
676     &ARC_anon.arcs_size, 0, "size of anonymous state");
677 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, anon_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
678     &ARC_anon.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0, "size of anonymous state");
679 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, anon_data_lsize, CTLFLAG_RD,
680     &ARC_anon.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0, "size of anonymous state");
681
682 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_size, CTLFLAG_RD,
683     &ARC_mru.arcs_size, 0, "size of mru state");
684 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
685     &ARC_mru.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0, "size of metadata in mru state");
686 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_data_lsize, CTLFLAG_RD,
687     &ARC_mru.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0, "size of data in mru state");
688
689 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_ghost_size, CTLFLAG_RD,
690     &ARC_mru_ghost.arcs_size, 0, "size of mru ghost state");
691 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_ghost_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
692     &ARC_mru_ghost.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0,
693     "size of metadata in mru ghost state");
694 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_ghost_data_lsize, CTLFLAG_RD,
695     &ARC_mru_ghost.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0,
696     "size of data in mru ghost state");
697
698 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_size, CTLFLAG_RD,
699     &ARC_mfu.arcs_size, 0, "size of mfu state");
700 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
701     &ARC_mfu.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0, "size of metadata in mfu state");
702 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_data_lsize, CTLFLAG_RD,
703     &ARC_mfu.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0, "size of data in mfu state");
704
705 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_ghost_size, CTLFLAG_RD,
706     &ARC_mfu_ghost.arcs_size, 0, "size of mfu ghost state");
707 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_ghost_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
708     &ARC_mfu_ghost.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0,
709     "size of metadata in mfu ghost state");
710 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_ghost_data_lsize, CTLFLAG_RD,
711     &ARC_mfu_ghost.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0,
712     "size of data in mfu ghost state");
713
714 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2c_only_size, CTLFLAG_RD,
715     &ARC_l2c_only.arcs_size, 0, "size of mru state");
716
717 /*
718  * L2ARC Internals
719  */
720 typedef struct l2arc_dev {
721         vdev_t                  *l2ad_vdev;     /* vdev */
722         spa_t                   *l2ad_spa;      /* spa */
723         uint64_t                l2ad_hand;      /* next write location */
724         uint64_t                l2ad_write;     /* desired write size, bytes */
725         uint64_t                l2ad_boost;     /* warmup write boost, bytes */
726         uint64_t                l2ad_start;     /* first addr on device */
727         uint64_t                l2ad_end;       /* last addr on device */
728         uint64_t                l2ad_evict;     /* last addr eviction reached */
729         boolean_t               l2ad_first;     /* first sweep through */
730         boolean_t               l2ad_writing;   /* currently writing */
731         list_t                  *l2ad_buflist;  /* buffer list */
732         list_node_t             l2ad_node;      /* device list node */
733 } l2arc_dev_t;
734
735 static list_t L2ARC_dev_list;                   /* device list */
736 static list_t *l2arc_dev_list;                  /* device list pointer */
737 static kmutex_t l2arc_dev_mtx;                  /* device list mutex */
738 static l2arc_dev_t *l2arc_dev_last;             /* last device used */
739 static kmutex_t l2arc_buflist_mtx;              /* mutex for all buflists */
740 static list_t L2ARC_free_on_write;              /* free after write buf list */
741 static list_t *l2arc_free_on_write;             /* free after write list ptr */
742 static kmutex_t l2arc_free_on_write_mtx;        /* mutex for list */
743 static uint64_t l2arc_ndev;                     /* number of devices */
744
745 typedef struct l2arc_read_callback {
746         arc_buf_t       *l2rcb_buf;             /* read buffer */
747         spa_t           *l2rcb_spa;             /* spa */
748         blkptr_t        l2rcb_bp;               /* original blkptr */
749         zbookmark_t     l2rcb_zb;               /* original bookmark */
750         int             l2rcb_flags;            /* original flags */
751 } l2arc_read_callback_t;
752
753 typedef struct l2arc_write_callback {
754         l2arc_dev_t     *l2wcb_dev;             /* device info */
755         arc_buf_hdr_t   *l2wcb_head;            /* head of write buflist */
756 } l2arc_write_callback_t;
757
758 struct l2arc_buf_hdr {
759         /* protected by arc_buf_hdr  mutex */
760         l2arc_dev_t     *b_dev;                 /* L2ARC device */
761         uint64_t        b_daddr;                /* disk address, offset byte */
762 };
763
764 typedef struct l2arc_data_free {
765         /* protected by l2arc_free_on_write_mtx */
766         void            *l2df_data;
767         size_t          l2df_size;
768         void            (*l2df_func)(void *, size_t);
769         list_node_t     l2df_list_node;
770 } l2arc_data_free_t;
771
772 static kmutex_t l2arc_feed_thr_lock;
773 static kcondvar_t l2arc_feed_thr_cv;
774 static uint8_t l2arc_thread_exit;
775
776 static void l2arc_read_done(zio_t *zio);
777 static void l2arc_hdr_stat_add(void);
778 static void l2arc_hdr_stat_remove(void);
779
780 static uint64_t
781 buf_hash(uint64_t spa, const dva_t *dva, uint64_t birth)
782 {
783         uint8_t *vdva = (uint8_t *)dva;
784         uint64_t crc = -1ULL;
785         int i;
786
787         ASSERT(zfs_crc64_table[128] == ZFS_CRC64_POLY);
788
789         for (i = 0; i < sizeof (dva_t); i++)
790                 crc = (crc >> 8) ^ zfs_crc64_table[(crc ^ vdva[i]) & 0xFF];
791
792         crc ^= (spa>>8) ^ birth;
793
794         return (crc);
795 }
796
797 #define BUF_EMPTY(buf)                                          \
798         ((buf)->b_dva.dva_word[0] == 0 &&                       \
799         (buf)->b_dva.dva_word[1] == 0 &&                        \
800         (buf)->b_birth == 0)
801
802 #define BUF_EQUAL(spa, dva, birth, buf)                         \
803         ((buf)->b_dva.dva_word[0] == (dva)->dva_word[0]) &&     \
804         ((buf)->b_dva.dva_word[1] == (dva)->dva_word[1]) &&     \
805         ((buf)->b_birth == birth) && ((buf)->b_spa == spa)
806
807 static void
808 buf_discard_identity(arc_buf_hdr_t *hdr)
809 {
810         hdr->b_dva.dva_word[0] = 0;
811         hdr->b_dva.dva_word[1] = 0;
812         hdr->b_birth = 0;
813         hdr->b_cksum0 = 0;
814 }
815
816 static arc_buf_hdr_t *
817 buf_hash_find(uint64_t spa, const dva_t *dva, uint64_t birth, kmutex_t **lockp)
818 {
819         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(spa, dva, birth);
820         kmutex_t *hash_lock = BUF_HASH_LOCK(idx);
821         arc_buf_hdr_t *buf;
822
823         mutex_enter(hash_lock);
824         for (buf = buf_hash_table.ht_table[idx]; buf != NULL;
825             buf = buf->b_hash_next) {
826                 if (BUF_EQUAL(spa, dva, birth, buf)) {
827                         *lockp = hash_lock;
828                         return (buf);
829                 }
830         }
831         mutex_exit(hash_lock);
832         *lockp = NULL;
833         return (NULL);
834 }
835
836 /*
837  * Insert an entry into the hash table.  If there is already an element
838  * equal to elem in the hash table, then the already existing element
839  * will be returned and the new element will not be inserted.
840  * Otherwise returns NULL.
841  */
842 static arc_buf_hdr_t *
843 buf_hash_insert(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t **lockp)
844 {
845         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth);
846         kmutex_t *hash_lock = BUF_HASH_LOCK(idx);
847         arc_buf_hdr_t *fbuf;
848         uint32_t i;
849
850         ASSERT(!HDR_IN_HASH_TABLE(buf));
851         *lockp = hash_lock;
852         mutex_enter(hash_lock);
853         for (fbuf = buf_hash_table.ht_table[idx], i = 0; fbuf != NULL;
854             fbuf = fbuf->b_hash_next, i++) {
855                 if (BUF_EQUAL(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth, fbuf))
856                         return (fbuf);
857         }
858
859         buf->b_hash_next = buf_hash_table.ht_table[idx];
860         buf_hash_table.ht_table[idx] = buf;
861         buf->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
862
863         /* collect some hash table performance data */
864         if (i > 0) {
865                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_collisions);
866                 if (i == 1)
867                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_chains);
868
869                 ARCSTAT_MAX(arcstat_hash_chain_max, i);
870         }
871
872         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_elements);
873         ARCSTAT_MAXSTAT(arcstat_hash_elements);
874
875         return (NULL);
876 }
877
878 static void
879 buf_hash_remove(arc_buf_hdr_t *buf)
880 {
881         arc_buf_hdr_t *fbuf, **bufp;
882         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth);
883
884         ASSERT(MUTEX_HELD(BUF_HASH_LOCK(idx)));
885         ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(buf));
886
887         bufp = &buf_hash_table.ht_table[idx];
888         while ((fbuf = *bufp) != buf) {
889                 ASSERT(fbuf != NULL);
890                 bufp = &fbuf->b_hash_next;
891         }
892         *bufp = buf->b_hash_next;
893         buf->b_hash_next = NULL;
894         buf->b_flags &= ~ARC_IN_HASH_TABLE;
895
896         /* collect some hash table performance data */
897         ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_hash_elements);
898
899         if (buf_hash_table.ht_table[idx] &&
900             buf_hash_table.ht_table[idx]->b_hash_next == NULL)
901                 ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_hash_chains);
902 }
903
904 /*
905  * Global data structures and functions for the buf kmem cache.
906  */
907 static kmem_cache_t *hdr_cache;
908 static kmem_cache_t *buf_cache;
909
910 static void
911 buf_fini(void)
912 {
913         int i;
914
915         kmem_free(buf_hash_table.ht_table,
916             (buf_hash_table.ht_mask + 1) * sizeof (void *));
917         for (i = 0; i < BUF_LOCKS; i++)
918                 mutex_destroy(&buf_hash_table.ht_locks[i].ht_lock);
919         kmem_cache_destroy(hdr_cache);
920         kmem_cache_destroy(buf_cache);
921 }
922
923 /*
924  * Constructor callback - called when the cache is empty
925  * and a new buf is requested.
926  */
927 /* ARGSUSED */
928 static int
929 hdr_cons(void *vbuf, void *unused, int kmflag)
930 {
931         arc_buf_hdr_t *buf = vbuf;
932
933         bzero(buf, sizeof (arc_buf_hdr_t));
934         refcount_create(&buf->b_refcnt);
935         cv_init(&buf->b_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
936         mutex_init(&buf->b_freeze_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
937         arc_space_consume(sizeof (arc_buf_hdr_t), ARC_SPACE_HDRS);
938
939         return (0);
940 }
941
942 /* ARGSUSED */
943 static int
944 buf_cons(void *vbuf, void *unused, int kmflag)
945 {
946         arc_buf_t *buf = vbuf;
947
948         bzero(buf, sizeof (arc_buf_t));
949         mutex_init(&buf->b_evict_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
950         rw_init(&buf->b_data_lock, NULL, RW_DEFAULT, NULL);
951         arc_space_consume(sizeof (arc_buf_t), ARC_SPACE_HDRS);
952
953         return (0);
954 }
955
956 /*
957  * Destructor callback - called when a cached buf is
958  * no longer required.
959  */
960 /* ARGSUSED */
961 static void
962 hdr_dest(void *vbuf, void *unused)
963 {
964         arc_buf_hdr_t *buf = vbuf;
965
966         ASSERT(BUF_EMPTY(buf));
967         refcount_destroy(&buf->b_refcnt);
968         cv_destroy(&buf->b_cv);
969         mutex_destroy(&buf->b_freeze_lock);
970         arc_space_return(sizeof (arc_buf_hdr_t), ARC_SPACE_HDRS);
971 }
972
973 /* ARGSUSED */
974 static void
975 buf_dest(void *vbuf, void *unused)
976 {
977         arc_buf_t *buf = vbuf;
978
979         mutex_destroy(&buf->b_evict_lock);
980         rw_destroy(&buf->b_data_lock);
981         arc_space_return(sizeof (arc_buf_t), ARC_SPACE_HDRS);
982 }
983
984 /*
985  * Reclaim callback -- invoked when memory is low.
986  */
987 /* ARGSUSED */
988 static void
989 hdr_recl(void *unused)
990 {
991         dprintf("hdr_recl called\n");
992         /*
993          * umem calls the reclaim func when we destroy the buf cache,
994          * which is after we do arc_fini().
995          */
996         if (!arc_dead)
997                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
998 }
999
1000 static void
1001 buf_init(void)
1002 {
1003         uint64_t *ct;
1004         uint64_t hsize = 1ULL << 12;
1005         int i, j;
1006
1007         /*
1008          * The hash table is big enough to fill all of physical memory
1009          * with an average 64K block size.  The table will take up
1010          * totalmem*sizeof(void*)/64K (eg. 128KB/GB with 8-byte pointers).
1011          */
1012         while (hsize * 65536 < (uint64_t)physmem * PAGESIZE)
1013                 hsize <<= 1;
1014 retry:
1015         buf_hash_table.ht_mask = hsize - 1;
1016         buf_hash_table.ht_table =
1017             kmem_zalloc(hsize * sizeof (void*), KM_NOSLEEP);
1018         if (buf_hash_table.ht_table == NULL) {
1019                 ASSERT(hsize > (1ULL << 8));
1020                 hsize >>= 1;
1021                 goto retry;
1022         }
1023
1024         hdr_cache = kmem_cache_create("arc_buf_hdr_t", sizeof (arc_buf_hdr_t),
1025             0, hdr_cons, hdr_dest, hdr_recl, NULL, NULL, 0);
1026         buf_cache = kmem_cache_create("arc_buf_t", sizeof (arc_buf_t),
1027             0, buf_cons, buf_dest, NULL, NULL, NULL, 0);
1028
1029         for (i = 0; i < 256; i++)
1030                 for (ct = zfs_crc64_table + i, *ct = i, j = 8; j > 0; j--)
1031                         *ct = (*ct >> 1) ^ (-(*ct & 1) & ZFS_CRC64_POLY);
1032
1033         for (i = 0; i < BUF_LOCKS; i++) {
1034                 mutex_init(&buf_hash_table.ht_locks[i].ht_lock,
1035                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
1036         }
1037 }
1038
1039 #define ARC_MINTIME     (hz>>4) /* 62 ms */
1040
1041 static void
1042 arc_cksum_verify(arc_buf_t *buf)
1043 {
1044         zio_cksum_t zc;
1045
1046         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
1047                 return;
1048
1049         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1050         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum == NULL ||
1051             (buf->b_hdr->b_flags & ARC_IO_ERROR)) {
1052                 mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1053                 return;
1054         }
1055         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size, &zc);
1056         if (!ZIO_CHECKSUM_EQUAL(*buf->b_hdr->b_freeze_cksum, zc))
1057                 panic("buffer modified while frozen!");
1058         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1059 }
1060
1061 static int
1062 arc_cksum_equal(arc_buf_t *buf)
1063 {
1064         zio_cksum_t zc;
1065         int equal;
1066
1067         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1068         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size, &zc);
1069         equal = ZIO_CHECKSUM_EQUAL(*buf->b_hdr->b_freeze_cksum, zc);
1070         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1071
1072         return (equal);
1073 }
1074
1075 static void
1076 arc_cksum_compute(arc_buf_t *buf, boolean_t force)
1077 {
1078         if (!force && !(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
1079                 return;
1080
1081         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1082         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
1083                 mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1084                 return;
1085         }
1086         buf->b_hdr->b_freeze_cksum = kmem_alloc(sizeof (zio_cksum_t), KM_SLEEP);
1087         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size,
1088             buf->b_hdr->b_freeze_cksum);
1089         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1090 #ifdef illumos
1091         arc_buf_watch(buf);
1092 #endif /* illumos */
1093 }
1094
1095 #ifdef illumos
1096 #ifndef _KERNEL
1097 typedef struct procctl {
1098         long cmd;
1099         prwatch_t prwatch;
1100 } procctl_t;
1101 #endif
1102
1103 /* ARGSUSED */
1104 static void
1105 arc_buf_unwatch(arc_buf_t *buf)
1106 {
1107 #ifndef _KERNEL
1108         if (arc_watch) {
1109                 int result;
1110                 procctl_t ctl;
1111                 ctl.cmd = PCWATCH;
1112                 ctl.prwatch.pr_vaddr = (uintptr_t)buf->b_data;
1113                 ctl.prwatch.pr_size = 0;
1114                 ctl.prwatch.pr_wflags = 0;
1115                 result = write(arc_procfd, &ctl, sizeof (ctl));
1116                 ASSERT3U(result, ==, sizeof (ctl));
1117         }
1118 #endif
1119 }
1120
1121 /* ARGSUSED */
1122 static void
1123 arc_buf_watch(arc_buf_t *buf)
1124 {
1125 #ifndef _KERNEL
1126         if (arc_watch) {
1127                 int result;
1128                 procctl_t ctl;
1129                 ctl.cmd = PCWATCH;
1130                 ctl.prwatch.pr_vaddr = (uintptr_t)buf->b_data;
1131                 ctl.prwatch.pr_size = buf->b_hdr->b_size;
1132                 ctl.prwatch.pr_wflags = WA_WRITE;
1133                 result = write(arc_procfd, &ctl, sizeof (ctl));
1134                 ASSERT3U(result, ==, sizeof (ctl));
1135         }
1136 #endif
1137 }
1138 #endif /* illumos */
1139
1140 void
1141 arc_buf_thaw(arc_buf_t *buf)
1142 {
1143         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY) {
1144                 if (buf->b_hdr->b_state != arc_anon)
1145                         panic("modifying non-anon buffer!");
1146                 if (buf->b_hdr->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS)
1147                         panic("modifying buffer while i/o in progress!");
1148                 arc_cksum_verify(buf);
1149         }
1150
1151         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1152         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
1153                 kmem_free(buf->b_hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
1154                 buf->b_hdr->b_freeze_cksum = NULL;
1155         }
1156
1157         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY) {
1158                 if (buf->b_hdr->b_thawed)
1159                         kmem_free(buf->b_hdr->b_thawed, 1);
1160                 buf->b_hdr->b_thawed = kmem_alloc(1, KM_SLEEP);
1161         }
1162
1163         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1164
1165 #ifdef illumos
1166         arc_buf_unwatch(buf);
1167 #endif /* illumos */
1168 }
1169
1170 void
1171 arc_buf_freeze(arc_buf_t *buf)
1172 {
1173         kmutex_t *hash_lock;
1174
1175         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
1176                 return;
1177
1178         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
1179         mutex_enter(hash_lock);
1180
1181         ASSERT(buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL ||
1182             buf->b_hdr->b_state == arc_anon);
1183         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
1184         mutex_exit(hash_lock);
1185
1186 }
1187
1188 static void
1189 get_buf_info(arc_buf_hdr_t *ab, arc_state_t *state, list_t **list, kmutex_t **lock)
1190 {
1191         uint64_t buf_hashid = buf_hash(ab->b_spa, &ab->b_dva, ab->b_birth);
1192
1193         if (ab->b_type == ARC_BUFC_METADATA)
1194                 buf_hashid &= (ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS - 1);
1195         else {
1196                 buf_hashid &= (ARC_BUFC_NUMDATALISTS - 1);
1197                 buf_hashid += ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
1198         }
1199
1200         *list = &state->arcs_lists[buf_hashid];
1201         *lock = ARCS_LOCK(state, buf_hashid);
1202 }
1203
1204
1205 static void
1206 add_reference(arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock, void *tag)
1207 {
1208         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
1209
1210         if ((refcount_add(&ab->b_refcnt, tag) == 1) &&
1211             (ab->b_state != arc_anon)) {
1212                 uint64_t delta = ab->b_size * ab->b_datacnt;
1213                 uint64_t *size = &ab->b_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1214                 list_t *list;
1215                 kmutex_t *lock;
1216
1217                 get_buf_info(ab, ab->b_state, &list, &lock);
1218                 ASSERT(!MUTEX_HELD(lock));
1219                 mutex_enter(lock);
1220                 ASSERT(list_link_active(&ab->b_arc_node));
1221                 list_remove(list, ab);
1222                 if (GHOST_STATE(ab->b_state)) {
1223                         ASSERT0(ab->b_datacnt);
1224                         ASSERT3P(ab->b_buf, ==, NULL);
1225                         delta = ab->b_size;
1226                 }
1227                 ASSERT(delta > 0);
1228                 ASSERT3U(*size, >=, delta);
1229                 atomic_add_64(size, -delta);
1230                 mutex_exit(lock);
1231                 /* remove the prefetch flag if we get a reference */
1232                 if (ab->b_flags & ARC_PREFETCH)
1233                         ab->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
1234         }
1235 }
1236
1237 static int
1238 remove_reference(arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock, void *tag)
1239 {
1240         int cnt;
1241         arc_state_t *state = ab->b_state;
1242
1243         ASSERT(state == arc_anon || MUTEX_HELD(hash_lock));
1244         ASSERT(!GHOST_STATE(state));
1245
1246         if (((cnt = refcount_remove(&ab->b_refcnt, tag)) == 0) &&
1247             (state != arc_anon)) {
1248                 uint64_t *size = &state->arcs_lsize[ab->b_type];
1249                 list_t *list;
1250                 kmutex_t *lock;
1251
1252                 get_buf_info(ab, state, &list, &lock);
1253                 ASSERT(!MUTEX_HELD(lock));
1254                 mutex_enter(lock);
1255                 ASSERT(!list_link_active(&ab->b_arc_node));
1256                 list_insert_head(list, ab);
1257                 ASSERT(ab->b_datacnt > 0);
1258                 atomic_add_64(size, ab->b_size * ab->b_datacnt);
1259                 mutex_exit(lock);
1260         }
1261         return (cnt);
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Move the supplied buffer to the indicated state.  The mutex
1266  * for the buffer must be held by the caller.
1267  */
1268 static void
1269 arc_change_state(arc_state_t *new_state, arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock)
1270 {
1271         arc_state_t *old_state = ab->b_state;
1272         int64_t refcnt = refcount_count(&ab->b_refcnt);
1273         uint64_t from_delta, to_delta;
1274         list_t *list;
1275         kmutex_t *lock;
1276
1277         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
1278         ASSERT(new_state != old_state);
1279         ASSERT(refcnt == 0 || ab->b_datacnt > 0);
1280         ASSERT(ab->b_datacnt == 0 || !GHOST_STATE(new_state));
1281         ASSERT(ab->b_datacnt <= 1 || old_state != arc_anon);
1282
1283         from_delta = to_delta = ab->b_datacnt * ab->b_size;
1284
1285         /*
1286          * If this buffer is evictable, transfer it from the
1287          * old state list to the new state list.
1288          */
1289         if (refcnt == 0) {
1290                 if (old_state != arc_anon) {
1291                         int use_mutex;
1292                         uint64_t *size = &old_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1293
1294                         get_buf_info(ab, old_state, &list, &lock);
1295                         use_mutex = !MUTEX_HELD(lock);
1296                         if (use_mutex)
1297                                 mutex_enter(lock);
1298
1299                         ASSERT(list_link_active(&ab->b_arc_node));
1300                         list_remove(list, ab);
1301
1302                         /*
1303                          * If prefetching out of the ghost cache,
1304                          * we will have a non-zero datacnt.
1305                          */
1306                         if (GHOST_STATE(old_state) && ab->b_datacnt == 0) {
1307                                 /* ghost elements have a ghost size */
1308                                 ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1309                                 from_delta = ab->b_size;
1310                         }
1311                         ASSERT3U(*size, >=, from_delta);
1312                         atomic_add_64(size, -from_delta);
1313
1314                         if (use_mutex)
1315                                 mutex_exit(lock);
1316                 }
1317                 if (new_state != arc_anon) {
1318                         int use_mutex;
1319                         uint64_t *size = &new_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1320
1321                         get_buf_info(ab, new_state, &list, &lock);
1322                         use_mutex = !MUTEX_HELD(lock);
1323                         if (use_mutex)
1324                                 mutex_enter(lock);
1325
1326                         list_insert_head(list, ab);
1327
1328                         /* ghost elements have a ghost size */
1329                         if (GHOST_STATE(new_state)) {
1330                                 ASSERT(ab->b_datacnt == 0);
1331                                 ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1332                                 to_delta = ab->b_size;
1333                         }
1334                         atomic_add_64(size, to_delta);
1335
1336                         if (use_mutex)
1337                                 mutex_exit(lock);
1338                 }
1339         }
1340
1341         ASSERT(!BUF_EMPTY(ab));
1342         if (new_state == arc_anon && HDR_IN_HASH_TABLE(ab))
1343                 buf_hash_remove(ab);
1344
1345         /* adjust state sizes */
1346         if (to_delta)
1347                 atomic_add_64(&new_state->arcs_size, to_delta);
1348         if (from_delta) {
1349                 ASSERT3U(old_state->arcs_size, >=, from_delta);
1350                 atomic_add_64(&old_state->arcs_size, -from_delta);
1351         }
1352         ab->b_state = new_state;
1353
1354         /* adjust l2arc hdr stats */
1355         if (new_state == arc_l2c_only)
1356                 l2arc_hdr_stat_add();
1357         else if (old_state == arc_l2c_only)
1358                 l2arc_hdr_stat_remove();
1359 }
1360
1361 void
1362 arc_space_consume(uint64_t space, arc_space_type_t type)
1363 {
1364         ASSERT(type >= 0 && type < ARC_SPACE_NUMTYPES);
1365
1366         switch (type) {
1367         case ARC_SPACE_DATA:
1368                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, space);
1369                 break;
1370         case ARC_SPACE_OTHER:
1371                 ARCSTAT_INCR(arcstat_other_size, space);
1372                 break;
1373         case ARC_SPACE_HDRS:
1374                 ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, space);
1375                 break;
1376         case ARC_SPACE_L2HDRS:
1377                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, space);
1378                 break;
1379         }
1380
1381         atomic_add_64(&arc_meta_used, space);
1382         atomic_add_64(&arc_size, space);
1383 }
1384
1385 void
1386 arc_space_return(uint64_t space, arc_space_type_t type)
1387 {
1388         ASSERT(type >= 0 && type < ARC_SPACE_NUMTYPES);
1389
1390         switch (type) {
1391         case ARC_SPACE_DATA:
1392                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, -space);
1393                 break;
1394         case ARC_SPACE_OTHER:
1395                 ARCSTAT_INCR(arcstat_other_size, -space);
1396                 break;
1397         case ARC_SPACE_HDRS:
1398                 ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, -space);
1399                 break;
1400         case ARC_SPACE_L2HDRS:
1401                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, -space);
1402                 break;
1403         }
1404
1405         ASSERT(arc_meta_used >= space);
1406         if (arc_meta_max < arc_meta_used)
1407                 arc_meta_max = arc_meta_used;
1408         atomic_add_64(&arc_meta_used, -space);
1409         ASSERT(arc_size >= space);
1410         atomic_add_64(&arc_size, -space);
1411 }
1412
1413 void *
1414 arc_data_buf_alloc(uint64_t size)
1415 {
1416         if (arc_evict_needed(ARC_BUFC_DATA))
1417                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
1418         atomic_add_64(&arc_size, size);
1419         return (zio_data_buf_alloc(size));
1420 }
1421
1422 void
1423 arc_data_buf_free(void *buf, uint64_t size)
1424 {
1425         zio_data_buf_free(buf, size);
1426         ASSERT(arc_size >= size);
1427         atomic_add_64(&arc_size, -size);
1428 }
1429
1430 arc_buf_t *
1431 arc_buf_alloc(spa_t *spa, int size, void *tag, arc_buf_contents_t type)
1432 {
1433         arc_buf_hdr_t *hdr;
1434         arc_buf_t *buf;
1435
1436         ASSERT3U(size, >, 0);
1437         hdr = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
1438         ASSERT(BUF_EMPTY(hdr));
1439         hdr->b_size = size;
1440         hdr->b_type = type;
1441         hdr->b_spa = spa_load_guid(spa);
1442         hdr->b_state = arc_anon;
1443         hdr->b_arc_access = 0;
1444         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
1445         buf->b_hdr = hdr;
1446         buf->b_data = NULL;
1447         buf->b_efunc = NULL;
1448         buf->b_private = NULL;
1449         buf->b_next = NULL;
1450         hdr->b_buf = buf;
1451         arc_get_data_buf(buf);
1452         hdr->b_datacnt = 1;
1453         hdr->b_flags = 0;
1454         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1455         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, tag);
1456
1457         return (buf);
1458 }
1459
1460 static char *arc_onloan_tag = "onloan";
1461
1462 /*
1463  * Loan out an anonymous arc buffer. Loaned buffers are not counted as in
1464  * flight data by arc_tempreserve_space() until they are "returned". Loaned
1465  * buffers must be returned to the arc before they can be used by the DMU or
1466  * freed.
1467  */
1468 arc_buf_t *
1469 arc_loan_buf(spa_t *spa, int size)
1470 {
1471         arc_buf_t *buf;
1472
1473         buf = arc_buf_alloc(spa, size, arc_onloan_tag, ARC_BUFC_DATA);
1474
1475         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, size);
1476         return (buf);
1477 }
1478
1479 /*
1480  * Return a loaned arc buffer to the arc.
1481  */
1482 void
1483 arc_return_buf(arc_buf_t *buf, void *tag)
1484 {
1485         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1486
1487         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1488         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, tag);
1489         (void) refcount_remove(&hdr->b_refcnt, arc_onloan_tag);
1490
1491         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, -hdr->b_size);
1492 }
1493
1494 /* Detach an arc_buf from a dbuf (tag) */
1495 void
1496 arc_loan_inuse_buf(arc_buf_t *buf, void *tag)
1497 {
1498         arc_buf_hdr_t *hdr;
1499
1500         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1501         hdr = buf->b_hdr;
1502         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, arc_onloan_tag);
1503         (void) refcount_remove(&hdr->b_refcnt, tag);
1504         buf->b_efunc = NULL;
1505         buf->b_private = NULL;
1506
1507         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, hdr->b_size);
1508 }
1509
1510 static arc_buf_t *
1511 arc_buf_clone(arc_buf_t *from)
1512 {
1513         arc_buf_t *buf;
1514         arc_buf_hdr_t *hdr = from->b_hdr;
1515         uint64_t size = hdr->b_size;
1516
1517         ASSERT(hdr->b_state != arc_anon);
1518
1519         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
1520         buf->b_hdr = hdr;
1521         buf->b_data = NULL;
1522         buf->b_efunc = NULL;
1523         buf->b_private = NULL;
1524         buf->b_next = hdr->b_buf;
1525         hdr->b_buf = buf;
1526         arc_get_data_buf(buf);
1527         bcopy(from->b_data, buf->b_data, size);
1528
1529         /*
1530          * This buffer already exists in the arc so create a duplicate
1531          * copy for the caller.  If the buffer is associated with user data
1532          * then track the size and number of duplicates.  These stats will be
1533          * updated as duplicate buffers are created and destroyed.
1534          */
1535         if (hdr->b_type == ARC_BUFC_DATA) {
1536                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_duplicate_buffers);
1537                 ARCSTAT_INCR(arcstat_duplicate_buffers_size, size);
1538         }
1539         hdr->b_datacnt += 1;
1540         return (buf);
1541 }
1542
1543 void
1544 arc_buf_add_ref(arc_buf_t *buf, void* tag)
1545 {
1546         arc_buf_hdr_t *hdr;
1547         kmutex_t *hash_lock;
1548
1549         /*
1550          * Check to see if this buffer is evicted.  Callers
1551          * must verify b_data != NULL to know if the add_ref
1552          * was successful.
1553          */
1554         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1555         if (buf->b_data == NULL) {
1556                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1557                 return;
1558         }
1559         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
1560         mutex_enter(hash_lock);
1561         hdr = buf->b_hdr;
1562         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1563         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1564
1565         ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
1566         add_reference(hdr, hash_lock, tag);
1567         DTRACE_PROBE1(arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
1568         arc_access(hdr, hash_lock);
1569         mutex_exit(hash_lock);
1570         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hits);
1571         ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
1572             demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
1573             data, metadata, hits);
1574 }
1575
1576 /*
1577  * Free the arc data buffer.  If it is an l2arc write in progress,
1578  * the buffer is placed on l2arc_free_on_write to be freed later.
1579  */
1580 static void
1581 arc_buf_data_free(arc_buf_t *buf, void (*free_func)(void *, size_t))
1582 {
1583         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1584
1585         if (HDR_L2_WRITING(hdr)) {
1586                 l2arc_data_free_t *df;
1587                 df = kmem_alloc(sizeof (l2arc_data_free_t), KM_SLEEP);
1588                 df->l2df_data = buf->b_data;
1589                 df->l2df_size = hdr->b_size;
1590                 df->l2df_func = free_func;
1591                 mutex_enter(&l2arc_free_on_write_mtx);
1592                 list_insert_head(l2arc_free_on_write, df);
1593                 mutex_exit(&l2arc_free_on_write_mtx);
1594                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_free_on_write);
1595         } else {
1596                 free_func(buf->b_data, hdr->b_size);
1597         }
1598 }
1599
1600 static void
1601 arc_buf_destroy(arc_buf_t *buf, boolean_t recycle, boolean_t all)
1602 {
1603         arc_buf_t **bufp;
1604
1605         /* free up data associated with the buf */
1606         if (buf->b_data) {
1607                 arc_state_t *state = buf->b_hdr->b_state;
1608                 uint64_t size = buf->b_hdr->b_size;
1609                 arc_buf_contents_t type = buf->b_hdr->b_type;
1610
1611                 arc_cksum_verify(buf);
1612 #ifdef illumos
1613                 arc_buf_unwatch(buf);
1614 #endif /* illumos */
1615
1616                 if (!recycle) {
1617                         if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
1618                                 arc_buf_data_free(buf, zio_buf_free);
1619                                 arc_space_return(size, ARC_SPACE_DATA);
1620                         } else {
1621                                 ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
1622                                 arc_buf_data_free(buf, zio_data_buf_free);
1623                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, -size);
1624                                 atomic_add_64(&arc_size, -size);
1625                         }
1626                 }
1627                 if (list_link_active(&buf->b_hdr->b_arc_node)) {
1628                         uint64_t *cnt = &state->arcs_lsize[type];
1629
1630                         ASSERT(refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt));
1631                         ASSERT(state != arc_anon);
1632
1633                         ASSERT3U(*cnt, >=, size);
1634                         atomic_add_64(cnt, -size);
1635                 }
1636                 ASSERT3U(state->arcs_size, >=, size);
1637                 atomic_add_64(&state->arcs_size, -size);
1638                 buf->b_data = NULL;
1639
1640                 /*
1641                  * If we're destroying a duplicate buffer make sure
1642                  * that the appropriate statistics are updated.
1643                  */
1644                 if (buf->b_hdr->b_datacnt > 1 &&
1645                     buf->b_hdr->b_type == ARC_BUFC_DATA) {
1646                         ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_duplicate_buffers);
1647                         ARCSTAT_INCR(arcstat_duplicate_buffers_size, -size);
1648                 }
1649                 ASSERT(buf->b_hdr->b_datacnt > 0);
1650                 buf->b_hdr->b_datacnt -= 1;
1651         }
1652
1653         /* only remove the buf if requested */
1654         if (!all)
1655                 return;
1656
1657         /* remove the buf from the hdr list */
1658         for (bufp = &buf->b_hdr->b_buf; *bufp != buf; bufp = &(*bufp)->b_next)
1659                 continue;
1660         *bufp = buf->b_next;
1661         buf->b_next = NULL;
1662
1663         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1664
1665         /* clean up the buf */
1666         buf->b_hdr = NULL;
1667         kmem_cache_free(buf_cache, buf);
1668 }
1669
1670 static void
1671 arc_hdr_destroy(arc_buf_hdr_t *hdr)
1672 {
1673         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1674         ASSERT3P(hdr->b_state, ==, arc_anon);
1675         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
1676         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr = hdr->b_l2hdr;
1677
1678         if (l2hdr != NULL) {
1679                 boolean_t buflist_held = MUTEX_HELD(&l2arc_buflist_mtx);
1680                 /*
1681                  * To prevent arc_free() and l2arc_evict() from
1682                  * attempting to free the same buffer at the same time,
1683                  * a FREE_IN_PROGRESS flag is given to arc_free() to
1684                  * give it priority.  l2arc_evict() can't destroy this
1685                  * header while we are waiting on l2arc_buflist_mtx.
1686                  *
1687                  * The hdr may be removed from l2ad_buflist before we
1688                  * grab l2arc_buflist_mtx, so b_l2hdr is rechecked.
1689                  */
1690                 if (!buflist_held) {
1691                         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
1692                         l2hdr = hdr->b_l2hdr;
1693                 }
1694
1695                 if (l2hdr != NULL) {
1696                         list_remove(l2hdr->b_dev->l2ad_buflist, hdr);
1697                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -hdr->b_size);
1698                         kmem_free(l2hdr, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
1699                         if (hdr->b_state == arc_l2c_only)
1700                                 l2arc_hdr_stat_remove();
1701                         hdr->b_l2hdr = NULL;
1702                 }
1703
1704                 if (!buflist_held)
1705                         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
1706         }
1707
1708         if (!BUF_EMPTY(hdr)) {
1709                 ASSERT(!HDR_IN_HASH_TABLE(hdr));
1710                 buf_discard_identity(hdr);
1711         }
1712         while (hdr->b_buf) {
1713                 arc_buf_t *buf = hdr->b_buf;
1714
1715                 if (buf->b_efunc) {
1716                         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1717                         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1718                         ASSERT(buf->b_hdr != NULL);
1719                         arc_buf_destroy(hdr->b_buf, FALSE, FALSE);
1720                         hdr->b_buf = buf->b_next;
1721                         buf->b_hdr = &arc_eviction_hdr;
1722                         buf->b_next = arc_eviction_list;
1723                         arc_eviction_list = buf;
1724                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1725                         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1726                 } else {
1727                         arc_buf_destroy(hdr->b_buf, FALSE, TRUE);
1728                 }
1729         }
1730         if (hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
1731                 kmem_free(hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
1732                 hdr->b_freeze_cksum = NULL;
1733         }
1734         if (hdr->b_thawed) {
1735                 kmem_free(hdr->b_thawed, 1);
1736                 hdr->b_thawed = NULL;
1737         }
1738
1739         ASSERT(!list_link_active(&hdr->b_arc_node));
1740         ASSERT3P(hdr->b_hash_next, ==, NULL);
1741         ASSERT3P(hdr->b_acb, ==, NULL);
1742         kmem_cache_free(hdr_cache, hdr);
1743 }
1744
1745 void
1746 arc_buf_free(arc_buf_t *buf, void *tag)
1747 {
1748         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1749         int hashed = hdr->b_state != arc_anon;
1750
1751         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1752         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1753
1754         if (hashed) {
1755                 kmutex_t *hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1756
1757                 mutex_enter(hash_lock);
1758                 hdr = buf->b_hdr;
1759                 ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1760
1761                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
1762                 if (hdr->b_datacnt > 1) {
1763                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1764                 } else {
1765                         ASSERT(buf == hdr->b_buf);
1766                         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1767                         hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
1768                 }
1769                 mutex_exit(hash_lock);
1770         } else if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
1771                 int destroy_hdr;
1772                 /*
1773                  * We are in the middle of an async write.  Don't destroy
1774                  * this buffer unless the write completes before we finish
1775                  * decrementing the reference count.
1776                  */
1777                 mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1778                 (void) remove_reference(hdr, NULL, tag);
1779                 ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1780                 destroy_hdr = !HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr);
1781                 mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1782                 if (destroy_hdr)
1783                         arc_hdr_destroy(hdr);
1784         } else {
1785                 if (remove_reference(hdr, NULL, tag) > 0)
1786                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1787                 else
1788                         arc_hdr_destroy(hdr);
1789         }
1790 }
1791
1792 int
1793 arc_buf_remove_ref(arc_buf_t *buf, void* tag)
1794 {
1795         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1796         kmutex_t *hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1797         int no_callback = (buf->b_efunc == NULL);
1798
1799         if (hdr->b_state == arc_anon) {
1800                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
1801                 arc_buf_free(buf, tag);
1802                 return (no_callback);
1803         }
1804
1805         mutex_enter(hash_lock);
1806         hdr = buf->b_hdr;
1807         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1808         ASSERT(hdr->b_state != arc_anon);
1809         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1810
1811         (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
1812         if (hdr->b_datacnt > 1) {
1813                 if (no_callback)
1814                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1815         } else if (no_callback) {
1816                 ASSERT(hdr->b_buf == buf && buf->b_next == NULL);
1817                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1818                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
1819         }
1820         ASSERT(no_callback || hdr->b_datacnt > 1 ||
1821             refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1822         mutex_exit(hash_lock);
1823         return (no_callback);
1824 }
1825
1826 int
1827 arc_buf_size(arc_buf_t *buf)
1828 {
1829         return (buf->b_hdr->b_size);
1830 }
1831
1832 /*
1833  * Called from the DMU to determine if the current buffer should be
1834  * evicted. In order to ensure proper locking, the eviction must be initiated
1835  * from the DMU. Return true if the buffer is associated with user data and
1836  * duplicate buffers still exist.
1837  */
1838 boolean_t
1839 arc_buf_eviction_needed(arc_buf_t *buf)
1840 {
1841         arc_buf_hdr_t *hdr;
1842         boolean_t evict_needed = B_FALSE;
1843
1844         if (zfs_disable_dup_eviction)
1845                 return (B_FALSE);
1846
1847         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1848         hdr = buf->b_hdr;
1849         if (hdr == NULL) {
1850                 /*
1851                  * We are in arc_do_user_evicts(); let that function
1852                  * perform the eviction.
1853                  */
1854                 ASSERT(buf->b_data == NULL);
1855                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1856                 return (B_FALSE);
1857         } else if (buf->b_data == NULL) {
1858                 /*
1859                  * We have already been added to the arc eviction list;
1860                  * recommend eviction.
1861                  */
1862                 ASSERT3P(hdr, ==, &arc_eviction_hdr);
1863                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1864                 return (B_TRUE);
1865         }
1866
1867         if (hdr->b_datacnt > 1 && hdr->b_type == ARC_BUFC_DATA)
1868                 evict_needed = B_TRUE;
1869
1870         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1871         return (evict_needed);
1872 }
1873
1874 /*
1875  * Evict buffers from list until we've removed the specified number of
1876  * bytes.  Move the removed buffers to the appropriate evict state.
1877  * If the recycle flag is set, then attempt to "recycle" a buffer:
1878  * - look for a buffer to evict that is `bytes' long.
1879  * - return the data block from this buffer rather than freeing it.
1880  * This flag is used by callers that are trying to make space for a
1881  * new buffer in a full arc cache.
1882  *
1883  * This function makes a "best effort".  It skips over any buffers
1884  * it can't get a hash_lock on, and so may not catch all candidates.
1885  * It may also return without evicting as much space as requested.
1886  */
1887 static void *
1888 arc_evict(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes, boolean_t recycle,
1889     arc_buf_contents_t type)
1890 {
1891         arc_state_t *evicted_state;
1892         uint64_t bytes_evicted = 0, skipped = 0, missed = 0;
1893         int64_t bytes_remaining;
1894         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev = NULL;
1895         list_t *evicted_list, *list, *evicted_list_start, *list_start;
1896         kmutex_t *lock, *evicted_lock;
1897         kmutex_t *hash_lock;
1898         boolean_t have_lock;
1899         void *stolen = NULL;
1900         static int evict_metadata_offset, evict_data_offset;
1901         int i, idx, offset, list_count, count;
1902
1903         ASSERT(state == arc_mru || state == arc_mfu);
1904
1905         evicted_state = (state == arc_mru) ? arc_mru_ghost : arc_mfu_ghost;
1906
1907         if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
1908                 offset = 0;
1909                 list_count = ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
1910                 list_start = &state->arcs_lists[0];
1911                 evicted_list_start = &evicted_state->arcs_lists[0];
1912                 idx = evict_metadata_offset;
1913         } else {
1914                 offset = ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
1915                 list_start = &state->arcs_lists[offset];
1916                 evicted_list_start = &evicted_state->arcs_lists[offset];
1917                 list_count = ARC_BUFC_NUMDATALISTS;
1918                 idx = evict_data_offset;
1919         }
1920         bytes_remaining = evicted_state->arcs_lsize[type];
1921         count = 0;
1922
1923 evict_start:
1924         list = &list_start[idx];
1925         evicted_list = &evicted_list_start[idx];
1926         lock = ARCS_LOCK(state, (offset + idx));
1927         evicted_lock = ARCS_LOCK(evicted_state, (offset + idx));
1928
1929         mutex_enter(lock);
1930         mutex_enter(evicted_lock);
1931
1932         for (ab = list_tail(list); ab; ab = ab_prev) {
1933                 ab_prev = list_prev(list, ab);
1934                 bytes_remaining -= (ab->b_size * ab->b_datacnt);
1935                 /* prefetch buffers have a minimum lifespan */
1936                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(ab) ||
1937                     (spa && ab->b_spa != spa) ||
1938                     (ab->b_flags & (ARC_PREFETCH|ARC_INDIRECT) &&
1939                     ddi_get_lbolt() - ab->b_arc_access <
1940                     arc_min_prefetch_lifespan)) {
1941                         skipped++;
1942                         continue;
1943                 }
1944                 /* "lookahead" for better eviction candidate */
1945                 if (recycle && ab->b_size != bytes &&
1946                     ab_prev && ab_prev->b_size == bytes)
1947                         continue;
1948                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
1949                 have_lock = MUTEX_HELD(hash_lock);
1950                 if (have_lock || mutex_tryenter(hash_lock)) {
1951                         ASSERT0(refcount_count(&ab->b_refcnt));
1952                         ASSERT(ab->b_datacnt > 0);
1953                         while (ab->b_buf) {
1954                                 arc_buf_t *buf = ab->b_buf;
1955                                 if (!mutex_tryenter(&buf->b_evict_lock)) {
1956                                         missed += 1;
1957                                         break;
1958                                 }
1959                                 if (buf->b_data) {
1960                                         bytes_evicted += ab->b_size;
1961                                         if (recycle && ab->b_type == type &&
1962                                             ab->b_size == bytes &&
1963                                             !HDR_L2_WRITING(ab)) {
1964                                                 stolen = buf->b_data;
1965                                                 recycle = FALSE;
1966                                         }
1967                                 }
1968                                 if (buf->b_efunc) {
1969                                         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1970                                         arc_buf_destroy(buf,
1971                                             buf->b_data == stolen, FALSE);
1972                                         ab->b_buf = buf->b_next;
1973                                         buf->b_hdr = &arc_eviction_hdr;
1974                                         buf->b_next = arc_eviction_list;
1975                                         arc_eviction_list = buf;
1976                                         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1977                                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1978                                 } else {
1979                                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1980                                         arc_buf_destroy(buf,
1981                                             buf->b_data == stolen, TRUE);
1982                                 }
1983                         }
1984
1985                         if (ab->b_l2hdr) {
1986                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_l2_cached,
1987                                     ab->b_size);
1988                         } else {
1989                                 if (l2arc_write_eligible(ab->b_spa, ab)) {
1990                                         ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_l2_eligible,
1991                                             ab->b_size);
1992                                 } else {
1993                                         ARCSTAT_INCR(
1994                                             arcstat_evict_l2_ineligible,
1995                                             ab->b_size);
1996                                 }
1997                         }
1998
1999                         if (ab->b_datacnt == 0) {
2000                                 arc_change_state(evicted_state, ab, hash_lock);
2001                                 ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(ab));
2002                                 ab->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
2003                                 ab->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
2004                                 DTRACE_PROBE1(arc__evict, arc_buf_hdr_t *, ab);
2005                         }
2006                         if (!have_lock)
2007                                 mutex_exit(hash_lock);
2008                         if (bytes >= 0 && bytes_evicted >= bytes)
2009                                 break;
2010                         if (bytes_remaining > 0) {
2011                                 mutex_exit(evicted_lock);
2012                                 mutex_exit(lock);
2013                                 idx  = ((idx + 1) & (list_count - 1));
2014                                 count++;
2015                                 goto evict_start;
2016                         }
2017                 } else {
2018                         missed += 1;
2019                 }
2020         }
2021
2022         mutex_exit(evicted_lock);
2023         mutex_exit(lock);
2024
2025         idx  = ((idx + 1) & (list_count - 1));
2026         count++;
2027
2028         if (bytes_evicted < bytes) {
2029                 if (count < list_count)
2030                         goto evict_start;
2031                 else
2032                         dprintf("only evicted %lld bytes from %x",
2033                             (longlong_t)bytes_evicted, state);
2034         }
2035         if (type == ARC_BUFC_METADATA)
2036                 evict_metadata_offset = idx;
2037         else
2038                 evict_data_offset = idx;
2039
2040         if (skipped)
2041                 ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_skip, skipped);
2042
2043         if (missed)
2044                 ARCSTAT_INCR(arcstat_mutex_miss, missed);
2045
2046         /*
2047          * We have just evicted some date into the ghost state, make
2048          * sure we also adjust the ghost state size if necessary.
2049          */
2050         if (arc_no_grow &&
2051             arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size > arc_c) {
2052                 int64_t mru_over = arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size +
2053                     arc_mru_ghost->arcs_size - arc_c;
2054
2055                 if (mru_over > 0 && arc_mru_ghost->arcs_lsize[type] > 0) {
2056                         int64_t todelete =
2057                             MIN(arc_mru_ghost->arcs_lsize[type], mru_over);
2058                         arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, 0, todelete);
2059                 } else if (arc_mfu_ghost->arcs_lsize[type] > 0) {
2060                         int64_t todelete = MIN(arc_mfu_ghost->arcs_lsize[type],
2061                             arc_mru_ghost->arcs_size +
2062                             arc_mfu_ghost->arcs_size - arc_c);
2063                         arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, 0, todelete);
2064                 }
2065         }
2066         if (stolen)
2067                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_stolen);
2068
2069         return (stolen);
2070 }
2071
2072 /*
2073  * Remove buffers from list until we've removed the specified number of
2074  * bytes.  Destroy the buffers that are removed.
2075  */
2076 static void
2077 arc_evict_ghost(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes)
2078 {
2079         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev;
2080         arc_buf_hdr_t marker = { 0 };
2081         list_t *list, *list_start;
2082         kmutex_t *hash_lock, *lock;
2083         uint64_t bytes_deleted = 0;
2084         uint64_t bufs_skipped = 0;
2085         static int evict_offset;
2086         int list_count, idx = evict_offset;
2087         int offset, count = 0;
2088
2089         ASSERT(GHOST_STATE(state));
2090
2091         /*
2092          * data lists come after metadata lists
2093          */
2094         list_start = &state->arcs_lists[ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS];
2095         list_count = ARC_BUFC_NUMDATALISTS;
2096         offset = ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
2097
2098 evict_start:
2099         list = &list_start[idx];
2100         lock = ARCS_LOCK(state, idx + offset);
2101
2102         mutex_enter(lock);
2103         for (ab = list_tail(list); ab; ab = ab_prev) {
2104                 ab_prev = list_prev(list, ab);
2105                 if (spa && ab->b_spa != spa)
2106                         continue;
2107
2108                 /* ignore markers */
2109                 if (ab->b_spa == 0)
2110                         continue;
2111
2112                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
2113                 /* caller may be trying to modify this buffer, skip it */
2114                 if (MUTEX_HELD(hash_lock))
2115                         continue;
2116                 if (mutex_tryenter(hash_lock)) {
2117                         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(ab));
2118                         ASSERT(ab->b_buf == NULL);
2119                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_deleted);
2120                         bytes_deleted += ab->b_size;
2121
2122                         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
2123                                 /*
2124                                  * This buffer is cached on the 2nd Level ARC;
2125                                  * don't destroy the header.
2126                                  */
2127                                 arc_change_state(arc_l2c_only, ab, hash_lock);
2128                                 mutex_exit(hash_lock);
2129                         } else {
2130                                 arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
2131                                 mutex_exit(hash_lock);
2132                                 arc_hdr_destroy(ab);
2133                         }
2134
2135                         DTRACE_PROBE1(arc__delete, arc_buf_hdr_t *, ab);
2136                         if (bytes >= 0 && bytes_deleted >= bytes)
2137                                 break;
2138                 } else if (bytes < 0) {
2139                         /*
2140                          * Insert a list marker and then wait for the
2141                          * hash lock to become available. Once its
2142                          * available, restart from where we left off.
2143                          */
2144                         list_insert_after(list, ab, &marker);
2145                         mutex_exit(lock);
2146                         mutex_enter(hash_lock);
2147                         mutex_exit(hash_lock);
2148                         mutex_enter(lock);
2149                         ab_prev = list_prev(list, &marker);
2150                         list_remove(list, &marker);
2151                 } else
2152                         bufs_skipped += 1;
2153         }
2154         mutex_exit(lock);
2155         idx  = ((idx + 1) & (ARC_BUFC_NUMDATALISTS - 1));
2156         count++;
2157
2158         if (count < list_count)
2159                 goto evict_start;
2160
2161         evict_offset = idx;
2162         if ((uintptr_t)list > (uintptr_t)&state->arcs_lists[ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS] &&
2163             (bytes < 0 || bytes_deleted < bytes)) {
2164                 list_start = &state->arcs_lists[0];
2165                 list_count = ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
2166                 offset = count = 0;
2167                 goto evict_start;
2168         }
2169
2170         if (bufs_skipped) {
2171                 ARCSTAT_INCR(arcstat_mutex_miss, bufs_skipped);
2172                 ASSERT(bytes >= 0);
2173         }
2174
2175         if (bytes_deleted < bytes)
2176                 dprintf("only deleted %lld bytes from %p",
2177                     (longlong_t)bytes_deleted, state);
2178 }
2179
2180 static void
2181 arc_adjust(void)
2182 {
2183         int64_t adjustment, delta;
2184
2185         /*
2186          * Adjust MRU size
2187          */
2188
2189         adjustment = MIN((int64_t)(arc_size - arc_c),
2190             (int64_t)(arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size + arc_meta_used -
2191             arc_p));
2192
2193         if (adjustment > 0 && arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] > 0) {
2194                 delta = MIN(arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], adjustment);
2195                 (void) arc_evict(arc_mru, 0, delta, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
2196                 adjustment -= delta;
2197         }
2198
2199         if (adjustment > 0 && arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] > 0) {
2200                 delta = MIN(arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], adjustment);
2201                 (void) arc_evict(arc_mru, 0, delta, FALSE,
2202                     ARC_BUFC_METADATA);
2203         }
2204
2205         /*
2206          * Adjust MFU size
2207          */
2208
2209         adjustment = arc_size - arc_c;
2210
2211         if (adjustment > 0 && arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] > 0) {
2212                 delta = MIN(adjustment, arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]);
2213                 (void) arc_evict(arc_mfu, 0, delta, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
2214                 adjustment -= delta;
2215         }
2216
2217         if (adjustment > 0 && arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] > 0) {
2218                 int64_t delta = MIN(adjustment,
2219                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]);
2220                 (void) arc_evict(arc_mfu, 0, delta, FALSE,
2221                     ARC_BUFC_METADATA);
2222         }
2223
2224         /*
2225          * Adjust ghost lists
2226          */
2227
2228         adjustment = arc_mru->arcs_size + arc_mru_ghost->arcs_size - arc_c;
2229
2230         if (adjustment > 0 && arc_mru_ghost->arcs_size > 0) {
2231                 delta = MIN(arc_mru_ghost->arcs_size, adjustment);
2232                 arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, 0, delta);
2233         }
2234
2235         adjustment =
2236             arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size - arc_c;
2237
2238         if (adjustment > 0 && arc_mfu_ghost->arcs_size > 0) {
2239                 delta = MIN(arc_mfu_ghost->arcs_size, adjustment);
2240                 arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, 0, delta);
2241         }
2242 }
2243
2244 static void
2245 arc_do_user_evicts(void)
2246 {
2247         static arc_buf_t *tmp_arc_eviction_list;
2248
2249         /*
2250          * Move list over to avoid LOR
2251          */
2252 restart:
2253         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
2254         tmp_arc_eviction_list = arc_eviction_list;
2255         arc_eviction_list = NULL;
2256         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
2257
2258         while (tmp_arc_eviction_list != NULL) {
2259                 arc_buf_t *buf = tmp_arc_eviction_list;
2260                 tmp_arc_eviction_list = buf->b_next;
2261                 mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
2262                 buf->b_hdr = NULL;
2263                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
2264
2265                 if (buf->b_efunc != NULL)
2266                         VERIFY(buf->b_efunc(buf) == 0);
2267
2268                 buf->b_efunc = NULL;
2269                 buf->b_private = NULL;
2270                 kmem_cache_free(buf_cache, buf);
2271         }
2272
2273         if (arc_eviction_list != NULL)
2274                 goto restart;
2275 }
2276
2277 /*
2278  * Flush all *evictable* data from the cache for the given spa.
2279  * NOTE: this will not touch "active" (i.e. referenced) data.
2280  */
2281 void
2282 arc_flush(spa_t *spa)
2283 {
2284         uint64_t guid = 0;
2285
2286         if (spa)
2287                 guid = spa_load_guid(spa);
2288
2289         while (arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]) {
2290                 (void) arc_evict(arc_mru, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
2291                 if (spa)
2292                         break;
2293         }
2294         while (arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]) {
2295                 (void) arc_evict(arc_mru, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_METADATA);
2296                 if (spa)
2297                         break;
2298         }
2299         while (arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]) {
2300                 (void) arc_evict(arc_mfu, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
2301                 if (spa)
2302                         break;
2303         }
2304         while (arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]) {
2305                 (void) arc_evict(arc_mfu, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_METADATA);
2306                 if (spa)
2307                         break;
2308         }
2309
2310         arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, guid, -1);
2311         arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, guid, -1);
2312
2313         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
2314         arc_do_user_evicts();
2315         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
2316         ASSERT(spa || arc_eviction_list == NULL);
2317 }
2318
2319 void
2320 arc_shrink(void)
2321 {
2322         if (arc_c > arc_c_min) {
2323                 uint64_t to_free;
2324
2325 #ifdef _KERNEL
2326                 to_free = arc_c >> arc_shrink_shift;
2327 #else
2328                 to_free = arc_c >> arc_shrink_shift;
2329 #endif
2330                 if (arc_c > arc_c_min + to_free)
2331                         atomic_add_64(&arc_c, -to_free);
2332                 else
2333                         arc_c = arc_c_min;
2334
2335                 atomic_add_64(&arc_p, -(arc_p >> arc_shrink_shift));
2336                 if (arc_c > arc_size)
2337                         arc_c = MAX(arc_size, arc_c_min);
2338                 if (arc_p > arc_c)
2339                         arc_p = (arc_c >> 1);
2340                 ASSERT(arc_c >= arc_c_min);
2341                 ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2342         }
2343
2344         if (arc_size > arc_c)
2345                 arc_adjust();
2346 }
2347
2348 static int needfree = 0;
2349
2350 static int
2351 arc_reclaim_needed(void)
2352 {
2353
2354 #ifdef _KERNEL
2355
2356         if (needfree)
2357                 return (1);
2358
2359         /*
2360          * Cooperate with pagedaemon when it's time for it to scan
2361          * and reclaim some pages.
2362          */
2363         if (vm_paging_needed())
2364                 return (1);
2365
2366 #ifdef sun
2367         /*
2368          * take 'desfree' extra pages, so we reclaim sooner, rather than later
2369          */
2370         extra = desfree;
2371
2372         /*
2373          * check that we're out of range of the pageout scanner.  It starts to
2374          * schedule paging if freemem is less than lotsfree and needfree.
2375          * lotsfree is the high-water mark for pageout, and needfree is the
2376          * number of needed free pages.  We add extra pages here to make sure
2377          * the scanner doesn't start up while we're freeing memory.
2378          */
2379         if (freemem < lotsfree + needfree + extra)
2380                 return (1);
2381
2382         /*
2383          * check to make sure that swapfs has enough space so that anon
2384          * reservations can still succeed. anon_resvmem() checks that the
2385          * availrmem is greater than swapfs_minfree, and the number of reserved
2386          * swap pages.  We also add a bit of extra here just to prevent
2387          * circumstances from getting really dire.
2388          */
2389         if (availrmem < swapfs_minfree + swapfs_reserve + extra)
2390                 return (1);
2391
2392 #if defined(__i386)
2393         /*
2394          * If we're on an i386 platform, it's possible that we'll exhaust the
2395          * kernel heap space before we ever run out of available physical
2396          * memory.  Most checks of the size of the heap_area compare against
2397          * tune.t_minarmem, which is the minimum available real memory that we
2398          * can have in the system.  However, this is generally fixed at 25 pages
2399          * which is so low that it's useless.  In this comparison, we seek to
2400          * calculate the total heap-size, and reclaim if more than 3/4ths of the
2401          * heap is allocated.  (Or, in the calculation, if less than 1/4th is
2402          * free)
2403          */
2404         if (btop(vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE)) <
2405             (btop(vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE | VMEM_ALLOC)) >> 2))
2406                 return (1);
2407 #endif
2408 #else   /* !sun */
2409         if (kmem_used() > (kmem_size() * 3) / 4)
2410                 return (1);
2411 #endif  /* sun */
2412
2413 #else
2414         if (spa_get_random(100) == 0)
2415                 return (1);
2416 #endif
2417         return (0);
2418 }
2419
2420 extern kmem_cache_t     *zio_buf_cache[];
2421 extern kmem_cache_t     *zio_data_buf_cache[];
2422
2423 static void
2424 arc_kmem_reap_now(arc_reclaim_strategy_t strat)
2425 {
2426         size_t                  i;
2427         kmem_cache_t            *prev_cache = NULL;
2428         kmem_cache_t            *prev_data_cache = NULL;
2429
2430 #ifdef _KERNEL
2431         if (arc_meta_used >= arc_meta_limit) {
2432                 /*
2433                  * We are exceeding our meta-data cache limit.
2434                  * Purge some DNLC entries to release holds on meta-data.
2435                  */
2436                 dnlc_reduce_cache((void *)(uintptr_t)arc_reduce_dnlc_percent);
2437         }
2438 #if defined(__i386)
2439         /*
2440          * Reclaim unused memory from all kmem caches.
2441          */
2442         kmem_reap();
2443 #endif
2444 #endif
2445
2446         /*
2447          * An aggressive reclamation will shrink the cache size as well as
2448          * reap free buffers from the arc kmem caches.
2449          */
2450         if (strat == ARC_RECLAIM_AGGR)
2451                 arc_shrink();
2452
2453         for (i = 0; i < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; i++) {
2454                 if (zio_buf_cache[i] != prev_cache) {
2455                         prev_cache = zio_buf_cache[i];
2456                         kmem_cache_reap_now(zio_buf_cache[i]);
2457                 }
2458                 if (zio_data_buf_cache[i] != prev_data_cache) {
2459                         prev_data_cache = zio_data_buf_cache[i];
2460                         kmem_cache_reap_now(zio_data_buf_cache[i]);
2461                 }
2462         }
2463         kmem_cache_reap_now(buf_cache);
2464         kmem_cache_reap_now(hdr_cache);
2465 }
2466
2467 static void
2468 arc_reclaim_thread(void *dummy __unused)
2469 {
2470         clock_t                 growtime = 0;
2471         arc_reclaim_strategy_t  last_reclaim = ARC_RECLAIM_CONS;
2472         callb_cpr_t             cpr;
2473
2474         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &arc_reclaim_thr_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
2475
2476         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
2477         while (arc_thread_exit == 0) {
2478                 if (arc_reclaim_needed()) {
2479
2480                         if (arc_no_grow) {
2481                                 if (last_reclaim == ARC_RECLAIM_CONS) {
2482                                         last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2483                                 } else {
2484                                         last_reclaim = ARC_RECLAIM_CONS;
2485                                 }
2486                         } else {
2487                                 arc_no_grow = TRUE;
2488                                 last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2489                                 membar_producer();
2490                         }
2491
2492                         /* reset the growth delay for every reclaim */
2493                         growtime = ddi_get_lbolt() + (arc_grow_retry * hz);
2494
2495                         if (needfree && last_reclaim == ARC_RECLAIM_CONS) {
2496                                 /*
2497                                  * If needfree is TRUE our vm_lowmem hook
2498                                  * was called and in that case we must free some
2499                                  * memory, so switch to aggressive mode.
2500                                  */
2501                                 arc_no_grow = TRUE;
2502                                 last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2503                         }
2504                         arc_kmem_reap_now(last_reclaim);
2505                         arc_warm = B_TRUE;
2506
2507                 } else if (arc_no_grow && ddi_get_lbolt() >= growtime) {
2508                         arc_no_grow = FALSE;
2509                 }
2510
2511                 arc_adjust();
2512
2513                 if (arc_eviction_list != NULL)
2514                         arc_do_user_evicts();
2515
2516 #ifdef _KERNEL
2517                 if (needfree) {
2518                         needfree = 0;
2519                         wakeup(&needfree);
2520                 }
2521 #endif
2522
2523                 /* block until needed, or one second, whichever is shorter */
2524                 CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
2525                 (void) cv_timedwait(&arc_reclaim_thr_cv,
2526                     &arc_reclaim_thr_lock, hz);
2527                 CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &arc_reclaim_thr_lock);
2528         }
2529
2530         arc_thread_exit = 0;
2531         cv_broadcast(&arc_reclaim_thr_cv);
2532         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);           /* drops arc_reclaim_thr_lock */
2533         thread_exit();
2534 }
2535
2536 /*
2537  * Adapt arc info given the number of bytes we are trying to add and
2538  * the state that we are comming from.  This function is only called
2539  * when we are adding new content to the cache.
2540  */
2541 static void
2542 arc_adapt(int bytes, arc_state_t *state)
2543 {
2544         int mult;
2545         uint64_t arc_p_min = (arc_c >> arc_p_min_shift);
2546
2547         if (state == arc_l2c_only)
2548                 return;
2549
2550         ASSERT(bytes > 0);
2551         /*
2552          * Adapt the target size of the MRU list:
2553          *      - if we just hit in the MRU ghost list, then increase
2554          *        the target size of the MRU list.
2555          *      - if we just hit in the MFU ghost list, then increase
2556          *        the target size of the MFU list by decreasing the
2557          *        target size of the MRU list.
2558          */
2559         if (state == arc_mru_ghost) {
2560                 mult = ((arc_mru_ghost->arcs_size >= arc_mfu_ghost->arcs_size) ?
2561                     1 : (arc_mfu_ghost->arcs_size/arc_mru_ghost->arcs_size));
2562                 mult = MIN(mult, 10); /* avoid wild arc_p adjustment */
2563
2564                 arc_p = MIN(arc_c - arc_p_min, arc_p + bytes * mult);
2565         } else if (state == arc_mfu_ghost) {
2566                 uint64_t delta;
2567
2568                 mult = ((arc_mfu_ghost->arcs_size >= arc_mru_ghost->arcs_size) ?
2569                     1 : (arc_mru_ghost->arcs_size/arc_mfu_ghost->arcs_size));
2570                 mult = MIN(mult, 10);
2571
2572                 delta = MIN(bytes * mult, arc_p);
2573                 arc_p = MAX(arc_p_min, arc_p - delta);
2574         }
2575         ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2576
2577         if (arc_reclaim_needed()) {
2578                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
2579                 return;
2580         }
2581
2582         if (arc_no_grow)
2583                 return;
2584
2585         if (arc_c >= arc_c_max)
2586                 return;
2587
2588         /*
2589          * If we're within (2 * maxblocksize) bytes of the target
2590          * cache size, increment the target cache size
2591          */
2592         if (arc_size > arc_c - (2ULL << SPA_MAXBLOCKSHIFT)) {
2593                 atomic_add_64(&arc_c, (int64_t)bytes);
2594                 if (arc_c > arc_c_max)
2595                         arc_c = arc_c_max;
2596                 else if (state == arc_anon)
2597                         atomic_add_64(&arc_p, (int64_t)bytes);
2598                 if (arc_p > arc_c)
2599                         arc_p = arc_c;
2600         }
2601         ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2602 }
2603
2604 /*
2605  * Check if the cache has reached its limits and eviction is required
2606  * prior to insert.
2607  */
2608 static int
2609 arc_evict_needed(arc_buf_contents_t type)
2610 {
2611         if (type == ARC_BUFC_METADATA && arc_meta_used >= arc_meta_limit)
2612                 return (1);
2613
2614 #ifdef sun
2615 #ifdef _KERNEL
2616         /*
2617          * If zio data pages are being allocated out of a separate heap segment,
2618          * then enforce that the size of available vmem for this area remains
2619          * above about 1/32nd free.
2620          */
2621         if (type == ARC_BUFC_DATA && zio_arena != NULL &&
2622             vmem_size(zio_arena, VMEM_FREE) <
2623             (vmem_size(zio_arena, VMEM_ALLOC) >> 5))
2624                 return (1);
2625 #endif
2626 #endif  /* sun */
2627
2628         if (arc_reclaim_needed())
2629                 return (1);
2630
2631         return (arc_size > arc_c);
2632 }
2633
2634 /*
2635  * The buffer, supplied as the first argument, needs a data block.
2636  * So, if we are at cache max, determine which cache should be victimized.
2637  * We have the following cases:
2638  *
2639  * 1. Insert for MRU, p > sizeof(arc_anon + arc_mru) ->
2640  * In this situation if we're out of space, but the resident size of the MFU is
2641  * under the limit, victimize the MFU cache to satisfy this insertion request.
2642  *
2643  * 2. Insert for MRU, p <= sizeof(arc_anon + arc_mru) ->
2644  * Here, we've used up all of the available space for the MRU, so we need to
2645  * evict from our own cache instead.  Evict from the set of resident MRU
2646  * entries.
2647  *
2648  * 3. Insert for MFU (c - p) > sizeof(arc_mfu) ->
2649  * c minus p represents the MFU space in the cache, since p is the size of the
2650  * cache that is dedicated to the MRU.  In this situation there's still space on
2651  * the MFU side, so the MRU side needs to be victimized.
2652  *
2653  * 4. Insert for MFU (c - p) < sizeof(arc_mfu) ->
2654  * MFU's resident set is consuming more space than it has been allotted.  In
2655  * this situation, we must victimize our own cache, the MFU, for this insertion.
2656  */
2657 static void
2658 arc_get_data_buf(arc_buf_t *buf)
2659 {
2660         arc_state_t             *state = buf->b_hdr->b_state;
2661         uint64_t                size = buf->b_hdr->b_size;
2662         arc_buf_contents_t      type = buf->b_hdr->b_type;
2663
2664         arc_adapt(size, state);
2665
2666         /*
2667          * We have not yet reached cache maximum size,
2668          * just allocate a new buffer.
2669          */
2670         if (!arc_evict_needed(type)) {
2671                 if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2672                         buf->b_data = zio_buf_alloc(size);
2673                         arc_space_consume(size, ARC_SPACE_DATA);
2674                 } else {
2675                         ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
2676                         buf->b_data = zio_data_buf_alloc(size);
2677                         ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, size);
2678                         atomic_add_64(&arc_size, size);
2679                 }
2680                 goto out;
2681         }
2682
2683         /*
2684          * If we are prefetching from the mfu ghost list, this buffer
2685          * will end up on the mru list; so steal space from there.
2686          */
2687         if (state == arc_mfu_ghost)
2688                 state = buf->b_hdr->b_flags & ARC_PREFETCH ? arc_mru : arc_mfu;
2689         else if (state == arc_mru_ghost)
2690                 state = arc_mru;
2691
2692         if (state == arc_mru || state == arc_anon) {
2693                 uint64_t mru_used = arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size;
2694                 state = (arc_mfu->arcs_lsize[type] >= size &&
2695                     arc_p > mru_used) ? arc_mfu : arc_mru;
2696         } else {
2697                 /* MFU cases */
2698                 uint64_t mfu_space = arc_c - arc_p;
2699                 state =  (arc_mru->arcs_lsize[type] >= size &&
2700                     mfu_space > arc_mfu->arcs_size) ? arc_mru : arc_mfu;
2701         }
2702         if ((buf->b_data = arc_evict(state, 0, size, TRUE, type)) == NULL) {
2703                 if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2704                         buf->b_data = zio_buf_alloc(size);
2705                         arc_space_consume(size, ARC_SPACE_DATA);
2706                 } else {
2707                         ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
2708                         buf->b_data = zio_data_buf_alloc(size);
2709                         ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, size);
2710                         atomic_add_64(&arc_size, size);
2711                 }
2712                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_recycle_miss);
2713         }
2714         ASSERT(buf->b_data != NULL);
2715 out:
2716         /*
2717          * Update the state size.  Note that ghost states have a
2718          * "ghost size" and so don't need to be updated.
2719          */
2720         if (!GHOST_STATE(buf->b_hdr->b_state)) {
2721                 arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
2722
2723                 atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_size, size);
2724                 if (list_link_active(&hdr->b_arc_node)) {
2725                         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
2726                         atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_lsize[type], size);
2727                 }
2728                 /*
2729                  * If we are growing the cache, and we are adding anonymous
2730                  * data, and we have outgrown arc_p, update arc_p
2731                  */
2732                 if (arc_size < arc_c && hdr->b_state == arc_anon &&
2733                     arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size > arc_p)
2734                         arc_p = MIN(arc_c, arc_p + size);
2735         }
2736         ARCSTAT_BUMP(arcstat_allocated);
2737 }
2738
2739 /*
2740  * This routine is called whenever a buffer is accessed.
2741  * NOTE: the hash lock is dropped in this function.
2742  */
2743 static void
2744 arc_access(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t *hash_lock)
2745 {
2746         clock_t now;
2747
2748         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
2749
2750         if (buf->b_state == arc_anon) {
2751                 /*
2752                  * This buffer is not in the cache, and does not
2753                  * appear in our "ghost" list.  Add the new buffer
2754                  * to the MRU state.
2755                  */
2756
2757                 ASSERT(buf->b_arc_access == 0);
2758                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2759                 DTRACE_PROBE1(new_state__mru, arc_buf_hdr_t *, buf);
2760                 arc_change_state(arc_mru, buf, hash_lock);
2761
2762         } else if (buf->b_state == arc_mru) {
2763                 now = ddi_get_lbolt();
2764
2765                 /*
2766                  * If this buffer is here because of a prefetch, then either:
2767                  * - clear the flag if this is a "referencing" read
2768                  *   (any subsequent access will bump this into the MFU state).
2769                  * or
2770                  * - move the buffer to the head of the list if this is
2771                  *   another prefetch (to make it less likely to be evicted).
2772                  */
2773                 if ((buf->b_flags & ARC_PREFETCH) != 0) {
2774                         if (refcount_count(&buf->b_refcnt) == 0) {
2775                                 ASSERT(list_link_active(&buf->b_arc_node));
2776                         } else {
2777                                 buf->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
2778                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_hits);
2779                         }
2780                         buf->b_arc_access = now;
2781                         return;
2782                 }
2783
2784                 /*
2785                  * This buffer has been "accessed" only once so far,
2786                  * but it is still in the cache. Move it to the MFU
2787                  * state.
2788                  */
2789                 if (now > buf->b_arc_access + ARC_MINTIME) {
2790                         /*
2791                          * More than 125ms have passed since we
2792                          * instantiated this buffer.  Move it to the
2793                          * most frequently used state.
2794                          */
2795                         buf->b_arc_access = now;
2796                         DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2797                         arc_change_state(arc_mfu, buf, hash_lock);
2798                 }
2799                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_hits);
2800         } else if (buf->b_state == arc_mru_ghost) {
2801                 arc_state_t     *new_state;
2802                 /*
2803                  * This buffer has been "accessed" recently, but
2804                  * was evicted from the cache.  Move it to the
2805                  * MFU state.
2806                  */
2807
2808                 if (buf->b_flags & ARC_PREFETCH) {
2809                         new_state = arc_mru;
2810                         if (refcount_count(&buf->b_refcnt) > 0)
2811                                 buf->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
2812                         DTRACE_PROBE1(new_state__mru, arc_buf_hdr_t *, buf);
2813                 } else {
2814                         new_state = arc_mfu;
2815                         DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2816                 }
2817
2818                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2819                 arc_change_state(new_state, buf, hash_lock);
2820
2821                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_ghost_hits);
2822         } else if (buf->b_state == arc_mfu) {
2823                 /*
2824                  * This buffer has been accessed more than once and is
2825                  * still in the cache.  Keep it in the MFU state.
2826                  *
2827                  * NOTE: an add_reference() that occurred when we did
2828                  * the arc_read() will have kicked this off the list.
2829                  * If it was a prefetch, we will explicitly move it to
2830                  * the head of the list now.
2831                  */
2832                 if ((buf->b_flags & ARC_PREFETCH) != 0) {
2833                         ASSERT(refcount_count(&buf->b_refcnt) == 0);
2834                         ASSERT(list_link_active(&buf->b_arc_node));
2835                 }
2836                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mfu_hits);
2837                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2838         } else if (buf->b_state == arc_mfu_ghost) {
2839                 arc_state_t     *new_state = arc_mfu;
2840                 /*
2841                  * This buffer has been accessed more than once but has
2842                  * been evicted from the cache.  Move it back to the
2843                  * MFU state.
2844                  */
2845
2846                 if (buf->b_flags & ARC_PREFETCH) {
2847                         /*
2848                          * This is a prefetch access...
2849                          * move this block back to the MRU state.
2850                          */
2851                         ASSERT0(refcount_count(&buf->b_refcnt));
2852                         new_state = arc_mru;
2853                 }
2854
2855                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2856                 DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2857                 arc_change_state(new_state, buf, hash_lock);
2858
2859                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mfu_ghost_hits);
2860         } else if (buf->b_state == arc_l2c_only) {
2861                 /*
2862                  * This buffer is on the 2nd Level ARC.
2863                  */
2864
2865                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2866                 DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2867                 arc_change_state(arc_mfu, buf, hash_lock);
2868         } else {
2869                 ASSERT(!"invalid arc state");
2870         }
2871 }
2872
2873 /* a generic arc_done_func_t which you can use */
2874 /* ARGSUSED */
2875 void
2876 arc_bcopy_func(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
2877 {
2878         if (zio == NULL || zio->io_error == 0)
2879                 bcopy(buf->b_data, arg, buf->b_hdr->b_size);
2880         VERIFY(arc_buf_remove_ref(buf, arg) == 1);
2881 }
2882
2883 /* a generic arc_done_func_t */
2884 void
2885 arc_getbuf_func(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
2886 {
2887         arc_buf_t **bufp = arg;
2888         if (zio && zio->io_error) {
2889                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(buf, arg) == 1);
2890                 *bufp = NULL;
2891         } else {
2892                 *bufp = buf;
2893                 ASSERT(buf->b_data);
2894         }
2895 }
2896
2897 static void
2898 arc_read_done(zio_t *zio)
2899 {
2900         arc_buf_hdr_t   *hdr, *found;
2901         arc_buf_t       *buf;
2902         arc_buf_t       *abuf;  /* buffer we're assigning to callback */
2903         kmutex_t        *hash_lock;
2904         arc_callback_t  *callback_list, *acb;
2905         int             freeable = FALSE;
2906
2907         buf = zio->io_private;
2908         hdr = buf->b_hdr;
2909
2910         /*
2911          * The hdr was inserted into hash-table and removed from lists
2912          * prior to starting I/O.  We should find this header, since
2913          * it's in the hash table, and it should be legit since it's
2914          * not possible to evict it during the I/O.  The only possible
2915          * reason for it not to be found is if we were freed during the
2916          * read.
2917          */
2918         found = buf_hash_find(hdr->b_spa, &hdr->b_dva, hdr->b_birth,
2919             &hash_lock);
2920
2921         ASSERT((found == NULL && HDR_FREED_IN_READ(hdr) && hash_lock == NULL) ||
2922             (found == hdr && DVA_EQUAL(&hdr->b_dva, BP_IDENTITY(zio->io_bp))) ||
2923             (found == hdr && HDR_L2_READING(hdr)));
2924
2925         hdr->b_flags &= ~ARC_L2_EVICTED;
2926         if (l2arc_noprefetch && (hdr->b_flags & ARC_PREFETCH))
2927                 hdr->b_flags &= ~ARC_L2CACHE;
2928
2929         /* byteswap if necessary */
2930         callback_list = hdr->b_acb;
2931         ASSERT(callback_list != NULL);
2932         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(zio->io_bp) && zio->io_error == 0) {
2933                 dmu_object_byteswap_t bswap =
2934                     DMU_OT_BYTESWAP(BP_GET_TYPE(zio->io_bp));
2935                 arc_byteswap_func_t *func = BP_GET_LEVEL(zio->io_bp) > 0 ?
2936                     byteswap_uint64_array :
2937                     dmu_ot_byteswap[bswap].ob_func;
2938                 func(buf->b_data, hdr->b_size);
2939         }
2940
2941         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
2942 #ifdef illumos
2943         arc_buf_watch(buf);
2944 #endif /* illumos */
2945
2946         if (hash_lock && zio->io_error == 0 && hdr->b_state == arc_anon) {
2947                 /*
2948                  * Only call arc_access on anonymous buffers.  This is because
2949                  * if we've issued an I/O for an evicted buffer, we've already
2950                  * called arc_access (to prevent any simultaneous readers from
2951                  * getting confused).
2952                  */
2953                 arc_access(hdr, hash_lock);
2954         }
2955
2956         /* create copies of the data buffer for the callers */
2957         abuf = buf;
2958         for (acb = callback_list; acb; acb = acb->acb_next) {
2959                 if (acb->acb_done) {
2960                         if (abuf == NULL) {
2961                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_duplicate_reads);
2962                                 abuf = arc_buf_clone(buf);
2963                         }
2964                         acb->acb_buf = abuf;
2965                         abuf = NULL;
2966                 }
2967         }
2968         hdr->b_acb = NULL;
2969         hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
2970         ASSERT(!HDR_BUF_AVAILABLE(hdr));
2971         if (abuf == buf) {
2972                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
2973                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
2974                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
2975         }
2976
2977         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt) || callback_list != NULL);
2978
2979         if (zio->io_error != 0) {
2980                 hdr->b_flags |= ARC_IO_ERROR;
2981                 if (hdr->b_state != arc_anon)
2982                         arc_change_state(arc_anon, hdr, hash_lock);
2983                 if (HDR_IN_HASH_TABLE(hdr))
2984                         buf_hash_remove(hdr);
2985                 freeable = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
2986         }
2987
2988         /*
2989          * Broadcast before we drop the hash_lock to avoid the possibility
2990          * that the hdr (and hence the cv) might be freed before we get to
2991          * the cv_broadcast().
2992          */
2993         cv_broadcast(&hdr->b_cv);
2994
2995         if (hash_lock) {
2996                 mutex_exit(hash_lock);
2997         } else {
2998                 /*
2999                  * This block was freed while we waited for the read to
3000                  * complete.  It has been removed from the hash table and
3001                  * moved to the anonymous state (so that it won't show up
3002                  * in the cache).
3003                  */
3004                 ASSERT3P(hdr->b_state, ==, arc_anon);
3005                 freeable = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
3006         }
3007
3008         /* execute each callback and free its structure */
3009         while ((acb = callback_list) != NULL) {
3010                 if (acb->acb_done)
3011                         acb->acb_done(zio, acb->acb_buf, acb->acb_private);
3012
3013                 if (acb->acb_zio_dummy != NULL) {
3014                         acb->acb_zio_dummy->io_error = zio->io_error;
3015                         zio_nowait(acb->acb_zio_dummy);
3016                 }
3017
3018                 callback_list = acb->acb_next;
3019                 kmem_free(acb, sizeof (arc_callback_t));
3020         }
3021
3022         if (freeable)
3023                 arc_hdr_destroy(hdr);
3024 }
3025
3026 /*
3027  * "Read" the block block at the specified DVA (in bp) via the
3028  * cache.  If the block is found in the cache, invoke the provided
3029  * callback immediately and return.  Note that the `zio' parameter
3030  * in the callback will be NULL in this case, since no IO was
3031  * required.  If the block is not in the cache pass the read request
3032  * on to the spa with a substitute callback function, so that the
3033  * requested block will be added to the cache.
3034  *
3035  * If a read request arrives for a block that has a read in-progress,
3036  * either wait for the in-progress read to complete (and return the
3037  * results); or, if this is a read with a "done" func, add a record
3038  * to the read to invoke the "done" func when the read completes,
3039  * and return; or just return.
3040  *
3041  * arc_read_done() will invoke all the requested "done" functions
3042  * for readers of this block.
3043  *
3044  * Normal callers should use arc_read and pass the arc buffer and offset
3045  * for the bp.  But if you know you don't need locking, you can use
3046  * arc_read_nolock.
3047  */
3048 int
3049 arc_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp, arc_buf_t *pbuf,
3050     arc_done_func_t *done, void *private, int priority, int zio_flags,
3051     uint32_t *arc_flags, const zbookmark_t *zb)
3052 {
3053         int err;
3054
3055         if (pbuf == NULL) {
3056                 /*
3057                  * XXX This happens from traverse callback funcs, for
3058                  * the objset_phys_t block.
3059                  */
3060                 return (arc_read_nolock(pio, spa, bp, done, private, priority,
3061                     zio_flags, arc_flags, zb));
3062         }
3063
3064         ASSERT(!refcount_is_zero(&pbuf->b_hdr->b_refcnt));
3065         ASSERT3U((char *)bp - (char *)pbuf->b_data, <, pbuf->b_hdr->b_size);
3066         rw_enter(&pbuf->b_data_lock, RW_READER);
3067
3068         err = arc_read_nolock(pio, spa, bp, done, private, priority,
3069             zio_flags, arc_flags, zb);
3070         rw_exit(&pbuf->b_data_lock);
3071
3072         return (err);
3073 }
3074
3075 int
3076 arc_read_nolock(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
3077     arc_done_func_t *done, void *private, int priority, int zio_flags,
3078     uint32_t *arc_flags, const zbookmark_t *zb)
3079 {
3080         arc_buf_hdr_t *hdr;
3081         arc_buf_t *buf;
3082         kmutex_t *hash_lock;
3083         zio_t *rzio;
3084         uint64_t guid = spa_load_guid(spa);
3085
3086 top:
3087         hdr = buf_hash_find(guid, BP_IDENTITY(bp), BP_PHYSICAL_BIRTH(bp),
3088             &hash_lock);
3089         if (hdr && hdr->b_datacnt > 0) {
3090
3091                 *arc_flags |= ARC_CACHED;
3092
3093                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
3094
3095                         if (*arc_flags & ARC_WAIT) {
3096                                 cv_wait(&hdr->b_cv, hash_lock);
3097                                 mutex_exit(hash_lock);
3098                                 goto top;
3099                         }
3100                         ASSERT(*arc_flags & ARC_NOWAIT);
3101
3102                         if (done) {
3103                                 arc_callback_t  *acb = NULL;
3104
3105                                 acb = kmem_zalloc(sizeof (arc_callback_t),
3106                                     KM_SLEEP);
3107                                 acb->acb_done = done;
3108                                 acb->acb_private = private;
3109                                 if (pio != NULL)
3110                                         acb->acb_zio_dummy = zio_null(pio,
3111                                             spa, NULL, NULL, NULL, zio_flags);
3112
3113                                 ASSERT(acb->acb_done != NULL);
3114                                 acb->acb_next = hdr->b_acb;
3115                                 hdr->b_acb = acb;
3116                                 add_reference(hdr, hash_lock, private);
3117                                 mutex_exit(hash_lock);
3118                                 return (0);
3119                         }
3120                         mutex_exit(hash_lock);
3121                         return (0);
3122                 }
3123
3124                 ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
3125
3126                 if (done) {
3127                         add_reference(hdr, hash_lock, private);
3128                         /*
3129                          * If this block is already in use, create a new
3130                          * copy of the data so that we will be guaranteed
3131                          * that arc_release() will always succeed.
3132                          */
3133                         buf = hdr->b_buf;
3134                         ASSERT(buf);
3135                         ASSERT(buf->b_data);
3136                         if (HDR_BUF_AVAILABLE(hdr)) {
3137                                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
3138                                 hdr->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
3139                         } else {
3140                                 buf = arc_buf_clone(buf);
3141                         }
3142
3143                 } else if (*arc_flags & ARC_PREFETCH &&
3144                     refcount_count(&hdr->b_refcnt) == 0) {
3145                         hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
3146                 }
3147                 DTRACE_PROBE1(arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
3148                 arc_access(hdr, hash_lock);
3149                 if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
3150                         hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3151                 mutex_exit(hash_lock);
3152                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_hits);
3153                 ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
3154                     demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
3155                     data, metadata, hits);
3156
3157                 if (done)
3158                         done(NULL, buf, private);
3159         } else {
3160                 uint64_t size = BP_GET_LSIZE(bp);
3161                 arc_callback_t  *acb;
3162                 vdev_t *vd = NULL;
3163                 uint64_t addr;
3164                 boolean_t devw = B_FALSE;
3165
3166                 if (hdr == NULL) {
3167                         /* this block is not in the cache */
3168                         arc_buf_hdr_t   *exists;
3169                         arc_buf_contents_t type = BP_GET_BUFC_TYPE(bp);
3170                         buf = arc_buf_alloc(spa, size, private, type);
3171                         hdr = buf->b_hdr;
3172                         hdr->b_dva = *BP_IDENTITY(bp);
3173                         hdr->b_birth = BP_PHYSICAL_BIRTH(bp);
3174                         hdr->b_cksum0 = bp->blk_cksum.zc_word[0];
3175                         exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3176                         if (exists) {
3177                                 /* somebody beat us to the hash insert */
3178                                 mutex_exit(hash_lock);
3179                                 buf_discard_identity(hdr);
3180                                 (void) arc_buf_remove_ref(buf, private);
3181                                 goto top; /* restart the IO request */
3182                         }
3183                         /* if this is a prefetch, we don't have a reference */
3184                         if (*arc_flags & ARC_PREFETCH) {
3185                                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock,
3186                                     private);
3187                                 hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
3188                         }
3189                         if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
3190                                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3191                         if (BP_GET_LEVEL(bp) > 0)
3192                                 hdr->b_flags |= ARC_INDIRECT;
3193                 } else {
3194                         /* this block is in the ghost cache */
3195                         ASSERT(GHOST_STATE(hdr->b_state));
3196                         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
3197                         ASSERT0(refcount_count(&hdr->b_refcnt));
3198                         ASSERT(hdr->b_buf == NULL);
3199
3200                         /* if this is a prefetch, we don't have a reference */
3201                         if (*arc_flags & ARC_PREFETCH)
3202                                 hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
3203                         else
3204                                 add_reference(hdr, hash_lock, private);
3205                         if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
3206                                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3207                         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
3208                         buf->b_hdr = hdr;
3209                         buf->b_data = NULL;
3210                         buf->b_efunc = NULL;
3211                         buf->b_private = NULL;
3212                         buf->b_next = NULL;
3213                         hdr->b_buf = buf;
3214                         ASSERT(hdr->b_datacnt == 0);
3215                         hdr->b_datacnt = 1;
3216                         arc_get_data_buf(buf);
3217                         arc_access(hdr, hash_lock);
3218                 }
3219
3220                 ASSERT(!GHOST_STATE(hdr->b_state));
3221
3222                 acb = kmem_zalloc(sizeof (arc_callback_t), KM_SLEEP);
3223                 acb->acb_done = done;
3224                 acb->acb_private = private;
3225
3226                 ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3227                 hdr->b_acb = acb;
3228                 hdr->b_flags |= ARC_IO_IN_PROGRESS;
3229
3230                 if (HDR_L2CACHE(hdr) && hdr->b_l2hdr != NULL &&
3231                     (vd = hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_vdev) != NULL) {
3232                         devw = hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_writing;
3233                         addr = hdr->b_l2hdr->b_daddr;
3234                         /*
3235                          * Lock out device removal.
3236                          */
3237                         if (vdev_is_dead(vd) ||
3238                             !spa_config_tryenter(spa, SCL_L2ARC, vd, RW_READER))
3239                                 vd = NULL;
3240                 }
3241
3242                 mutex_exit(hash_lock);
3243
3244                 ASSERT3U(hdr->b_size, ==, size);
3245                 DTRACE_PROBE4(arc__miss, arc_buf_hdr_t *, hdr, blkptr_t *, bp,
3246                     uint64_t, size, zbookmark_t *, zb);
3247                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_misses);
3248                 ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
3249                     demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
3250                     data, metadata, misses);
3251 #ifdef _KERNEL
3252                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
3253 #endif
3254
3255                 if (vd != NULL && l2arc_ndev != 0 && !(l2arc_norw && devw)) {
3256                         /*
3257                          * Read from the L2ARC if the following are true:
3258                          * 1. The L2ARC vdev was previously cached.
3259                          * 2. This buffer still has L2ARC metadata.
3260                          * 3. This buffer isn't currently writing to the L2ARC.
3261                          * 4. The L2ARC entry wasn't evicted, which may
3262                          *    also have invalidated the vdev.
3263                          * 5. This isn't prefetch and l2arc_noprefetch is set.
3264                          */
3265                         if (hdr->b_l2hdr != NULL &&
3266                             !HDR_L2_WRITING(hdr) && !HDR_L2_EVICTED(hdr) &&
3267                             !(l2arc_noprefetch && HDR_PREFETCH(hdr))) {
3268                                 l2arc_read_callback_t *cb;
3269
3270                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
3271                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_hits);
3272
3273                                 cb = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_read_callback_t),
3274                                     KM_SLEEP);
3275                                 cb->l2rcb_buf = buf;
3276                                 cb->l2rcb_spa = spa;
3277                                 cb->l2rcb_bp = *bp;
3278                                 cb->l2rcb_zb = *zb;
3279                                 cb->l2rcb_flags = zio_flags;
3280
3281                                 /*
3282                                  * l2arc read.  The SCL_L2ARC lock will be
3283                                  * released by l2arc_read_done().
3284                                  */
3285                                 rzio = zio_read_phys(pio, vd, addr, size,
3286                                     buf->b_data, ZIO_CHECKSUM_OFF,
3287                                     l2arc_read_done, cb, priority, zio_flags |
3288                                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_CANFAIL |
3289                                     ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE |
3290                                     ZIO_FLAG_DONT_RETRY, B_FALSE);
3291                                 DTRACE_PROBE2(l2arc__read, vdev_t *, vd,
3292                                     zio_t *, rzio);
3293                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_read_bytes, size);
3294
3295                                 if (*arc_flags & ARC_NOWAIT) {
3296                                         zio_nowait(rzio);
3297                                         return (0);
3298                                 }
3299
3300                                 ASSERT(*arc_flags & ARC_WAIT);
3301                                 if (zio_wait(rzio) == 0)
3302                                         return (0);
3303
3304                                 /* l2arc read error; goto zio_read() */
3305                         } else {
3306                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__miss,
3307                                     arc_buf_hdr_t *, hdr);
3308                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_misses);
3309                                 if (HDR_L2_WRITING(hdr))
3310                                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_rw_clash);
3311                                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, vd);
3312                         }
3313                 } else {
3314                         if (vd != NULL)
3315                                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, vd);
3316                         if (l2arc_ndev != 0) {
3317                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__miss,
3318                                     arc_buf_hdr_t *, hdr);
3319                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_misses);
3320                         }
3321                 }
3322
3323                 rzio = zio_read(pio, spa, bp, buf->b_data, size,
3324                     arc_read_done, buf, priority, zio_flags, zb);
3325
3326                 if (*arc_flags & ARC_WAIT)
3327                         return (zio_wait(rzio));
3328
3329                 ASSERT(*arc_flags & ARC_NOWAIT);
3330                 zio_nowait(rzio);
3331         }
3332         return (0);
3333 }
3334
3335 void
3336 arc_set_callback(arc_buf_t *buf, arc_evict_func_t *func, void *private)
3337 {
3338         ASSERT(buf->b_hdr != NULL);
3339         ASSERT(buf->b_hdr->b_state != arc_anon);
3340         ASSERT(!refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt) || func == NULL);
3341         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
3342         ASSERT(!HDR_BUF_AVAILABLE(buf->b_hdr));
3343
3344         buf->b_efunc = func;
3345         buf->b_private = private;
3346 }
3347
3348 /*
3349  * This is used by the DMU to let the ARC know that a buffer is
3350  * being evicted, so the ARC should clean up.  If this arc buf
3351  * is not yet in the evicted state, it will be put there.
3352  */
3353 int
3354 arc_buf_evict(arc_buf_t *buf)
3355 {
3356         arc_buf_hdr_t *hdr;
3357         kmutex_t *hash_lock;
3358         arc_buf_t **bufp;
3359         list_t *list, *evicted_list;
3360         kmutex_t *lock, *evicted_lock;
3361
3362         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3363         hdr = buf->b_hdr;
3364         if (hdr == NULL) {
3365                 /*
3366                  * We are in arc_do_user_evicts().
3367                  */
3368                 ASSERT(buf->b_data == NULL);
3369                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3370                 return (0);
3371         } else if (buf->b_data == NULL) {
3372                 arc_buf_t copy = *buf; /* structure assignment */
3373                 /*
3374                  * We are on the eviction list; process this buffer now
3375                  * but let arc_do_user_evicts() do the reaping.
3376                  */
3377                 buf->b_efunc = NULL;
3378                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3379                 VERIFY(copy.b_efunc(&copy) == 0);
3380                 return (1);
3381         }
3382         hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
3383         mutex_enter(hash_lock);
3384         hdr = buf->b_hdr;
3385         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
3386
3387         ASSERT3U(refcount_count(&hdr->b_refcnt), <, hdr->b_datacnt);
3388         ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
3389
3390         /*
3391          * Pull this buffer off of the hdr
3392          */
3393         bufp = &hdr->b_buf;
3394         while (*bufp != buf)
3395                 bufp = &(*bufp)->b_next;
3396         *bufp = buf->b_next;
3397
3398         ASSERT(buf->b_data != NULL);
3399         arc_buf_destroy(buf, FALSE, FALSE);
3400
3401         if (hdr->b_datacnt == 0) {
3402                 arc_state_t *old_state = hdr->b_state;
3403                 arc_state_t *evicted_state;
3404
3405                 ASSERT(hdr->b_buf == NULL);
3406                 ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
3407
3408                 evicted_state =
3409                     (old_state == arc_mru) ? arc_mru_ghost : arc_mfu_ghost;
3410
3411                 get_buf_info(hdr, old_state, &list, &lock);
3412                 get_buf_info(hdr, evicted_state, &evicted_list, &evicted_lock);
3413                 mutex_enter(lock);
3414                 mutex_enter(evicted_lock);
3415
3416                 arc_change_state(evicted_state, hdr, hash_lock);
3417                 ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(hdr));
3418                 hdr->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
3419                 hdr->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
3420
3421                 mutex_exit(evicted_lock);
3422                 mutex_exit(lock);
3423         }
3424         mutex_exit(hash_lock);
3425         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3426
3427         VERIFY(buf->b_efunc(buf) == 0);
3428         buf->b_efunc = NULL;
3429         buf->b_private = NULL;
3430         buf->b_hdr = NULL;
3431         buf->b_next = NULL;
3432         kmem_cache_free(buf_cache, buf);
3433         return (1);
3434 }
3435
3436 /*
3437  * Release this buffer from the cache.  This must be done
3438  * after a read and prior to modifying the buffer contents.
3439  * If the buffer has more than one reference, we must make
3440  * a new hdr for the buffer.
3441  */
3442 void
3443 arc_release(arc_buf_t *buf, void *tag)
3444 {
3445         arc_buf_hdr_t *hdr;
3446         kmutex_t *hash_lock = NULL;
3447         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr;
3448         uint64_t buf_size;
3449
3450         /*
3451          * It would be nice to assert that if it's DMU metadata (level >
3452          * 0 || it's the dnode file), then it must be syncing context.
3453          * But we don't know that information at this level.
3454          */
3455
3456         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3457         hdr = buf->b_hdr;
3458
3459         /* this buffer is not on any list */
3460         ASSERT(refcount_count(&hdr->b_refcnt) > 0);
3461
3462         if (hdr->b_state == arc_anon) {
3463                 /* this buffer is already released */
3464                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
3465         } else {
3466                 hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
3467                 mutex_enter(hash_lock);
3468                 hdr = buf->b_hdr;
3469                 ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
3470         }
3471
3472         l2hdr = hdr->b_l2hdr;
3473         if (l2hdr) {
3474                 mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
3475                 hdr->b_l2hdr = NULL;
3476                 buf_size = hdr->b_size;
3477         }
3478
3479         /*
3480          * Do we have more than one buf?
3481          */
3482         if (hdr->b_datacnt > 1) {
3483                 arc_buf_hdr_t *nhdr;
3484                 arc_buf_t **bufp;
3485                 uint64_t blksz = hdr->b_size;
3486                 uint64_t spa = hdr->b_spa;
3487                 arc_buf_contents_t type = hdr->b_type;
3488                 uint32_t flags = hdr->b_flags;
3489
3490                 ASSERT(hdr->b_buf != buf || buf->b_next != NULL);
3491                 /*
3492                  * Pull the data off of this hdr and attach it to
3493                  * a new anonymous hdr.
3494                  */
3495                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
3496                 bufp = &hdr->b_buf;
3497                 while (*bufp != buf)
3498                         bufp = &(*bufp)->b_next;
3499                 *bufp = buf->b_next;
3500                 buf->b_next = NULL;
3501
3502                 ASSERT3U(hdr->b_state->arcs_size, >=, hdr->b_size);
3503                 atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_size, -hdr->b_size);
3504                 if (refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt)) {
3505                         uint64_t *size = &hdr->b_state->arcs_lsize[hdr->b_type];
3506                         ASSERT3U(*size, >=, hdr->b_size);
3507                         atomic_add_64(size, -hdr->b_size);
3508                 }
3509
3510                 /*
3511                  * We're releasing a duplicate user data buffer, update
3512                  * our statistics accordingly.
3513                  */
3514                 if (hdr->b_type == ARC_BUFC_DATA) {
3515                         ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_duplicate_buffers);
3516                         ARCSTAT_INCR(arcstat_duplicate_buffers_size,
3517                             -hdr->b_size);
3518                 }
3519                 hdr->b_datacnt -= 1;
3520                 arc_cksum_verify(buf);
3521 #ifdef illumos
3522                 arc_buf_unwatch(buf);
3523 #endif /* illumos */
3524
3525                 mutex_exit(hash_lock);
3526
3527                 nhdr = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
3528                 nhdr->b_size = blksz;
3529                 nhdr->b_spa = spa;
3530                 nhdr->b_type = type;
3531                 nhdr->b_buf = buf;
3532                 nhdr->b_state = arc_anon;
3533                 nhdr->b_arc_access = 0;
3534                 nhdr->b_flags = flags & ARC_L2_WRITING;
3535                 nhdr->b_l2hdr = NULL;
3536                 nhdr->b_datacnt = 1;
3537                 nhdr->b_freeze_cksum = NULL;
3538                 (void) refcount_add(&nhdr->b_refcnt, tag);
3539                 buf->b_hdr = nhdr;
3540                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3541                 atomic_add_64(&arc_anon->arcs_size, blksz);
3542         } else {
3543                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3544                 ASSERT(refcount_count(&hdr->b_refcnt) == 1);
3545                 ASSERT(!list_link_active(&hdr->b_arc_node));
3546                 ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
3547                 if (hdr->b_state != arc_anon)
3548                         arc_change_state(arc_anon, hdr, hash_lock);
3549                 hdr->b_arc_access = 0;
3550                 if (hash_lock)
3551                         mutex_exit(hash_lock);
3552
3553                 buf_discard_identity(hdr);
3554                 arc_buf_thaw(buf);
3555         }
3556         buf->b_efunc = NULL;
3557         buf->b_private = NULL;
3558
3559         if (l2hdr) {
3560                 list_remove(l2hdr->b_dev->l2ad_buflist, hdr);
3561                 kmem_free(l2hdr, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
3562                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -buf_size);
3563                 mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
3564         }
3565 }
3566
3567 /*
3568  * Release this buffer.  If it does not match the provided BP, fill it
3569  * with that block's contents.
3570  */
3571 /* ARGSUSED */
3572 int
3573 arc_release_bp(arc_buf_t *buf, void *tag, blkptr_t *bp, spa_t *spa,
3574     zbookmark_t *zb)
3575 {
3576         arc_release(buf, tag);
3577         return (0);
3578 }
3579
3580 int
3581 arc_released(arc_buf_t *buf)
3582 {
3583         int released;
3584
3585         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3586         released = (buf->b_data != NULL && buf->b_hdr->b_state == arc_anon);
3587         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3588         return (released);
3589 }
3590
3591 int
3592 arc_has_callback(arc_buf_t *buf)
3593 {
3594         int callback;
3595
3596         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3597         callback = (buf->b_efunc != NULL);
3598         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3599         return (callback);
3600 }
3601
3602 #ifdef ZFS_DEBUG
3603 int
3604 arc_referenced(arc_buf_t *buf)
3605 {
3606         int referenced;
3607
3608         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3609         referenced = (refcount_count(&buf->b_hdr->b_refcnt));
3610         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3611         return (referenced);
3612 }
3613 #endif
3614
3615 static void
3616 arc_write_ready(zio_t *zio)
3617 {
3618         arc_write_callback_t *callback = zio->io_private;
3619         arc_buf_t *buf = callback->awcb_buf;
3620         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3621
3622         ASSERT(!refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt));
3623         callback->awcb_ready(zio, buf, callback->awcb_private);
3624
3625         /*
3626          * If the IO is already in progress, then this is a re-write
3627          * attempt, so we need to thaw and re-compute the cksum.
3628          * It is the responsibility of the callback to handle the
3629          * accounting for any re-write attempt.
3630          */
3631         if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
3632                 mutex_enter(&hdr->b_freeze_lock);
3633                 if (hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
3634                         kmem_free(hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
3635                         hdr->b_freeze_cksum = NULL;
3636                 }
3637                 mutex_exit(&hdr->b_freeze_lock);
3638         }
3639         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
3640         hdr->b_flags |= ARC_IO_IN_PROGRESS;
3641 }
3642
3643 static void
3644 arc_write_done(zio_t *zio)
3645 {
3646         arc_write_callback_t *callback = zio->io_private;
3647         arc_buf_t *buf = callback->awcb_buf;
3648         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3649
3650         ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3651
3652         if (zio->io_error == 0) {
3653                 hdr->b_dva = *BP_IDENTITY(zio->io_bp);
3654                 hdr->b_birth = BP_PHYSICAL_BIRTH(zio->io_bp);
3655                 hdr->b_cksum0 = zio->io_bp->blk_cksum.zc_word[0];
3656         } else {
3657                 ASSERT(BUF_EMPTY(hdr));
3658         }
3659
3660         /*
3661          * If the block to be written was all-zero, we may have
3662          * compressed it away.  In this case no write was performed
3663          * so there will be no dva/birth/checksum.  The buffer must
3664          * therefore remain anonymous (and uncached).
3665          */
3666         if (!BUF_EMPTY(hdr)) {
3667                 arc_buf_hdr_t *exists;
3668                 kmutex_t *hash_lock;
3669
3670                 ASSERT(zio->io_error == 0);
3671
3672                 arc_cksum_verify(buf);
3673
3674                 exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3675                 if (exists) {
3676                         /*
3677                          * This can only happen if we overwrite for
3678                          * sync-to-convergence, because we remove
3679                          * buffers from the hash table when we arc_free().
3680                          */
3681                         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) {
3682                                 if (!BP_EQUAL(&zio->io_bp_orig, zio->io_bp))
3683                                         panic("bad overwrite, hdr=%p exists=%p",
3684                                             (void *)hdr, (void *)exists);
3685                                 ASSERT(refcount_is_zero(&exists->b_refcnt));
3686                                 arc_change_state(arc_anon, exists, hash_lock);
3687                                 mutex_exit(hash_lock);
3688                                 arc_hdr_destroy(exists);
3689                                 exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3690                                 ASSERT3P(exists, ==, NULL);
3691                         } else {
3692                                 /* Dedup */
3693                                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
3694                                 ASSERT(hdr->b_state == arc_anon);
3695                                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp));
3696                                 ASSERT(BP_GET_LEVEL(zio->io_bp) == 0);
3697                         }
3698                 }
3699                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3700                 /* if it's not anon, we are doing a scrub */
3701                 if (!exists && hdr->b_state == arc_anon)
3702                         arc_access(hdr, hash_lock);
3703                 mutex_exit(hash_lock);
3704         } else {
3705                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3706         }
3707
3708         ASSERT(!refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
3709         callback->awcb_done(zio, buf, callback->awcb_private);
3710
3711         kmem_free(callback, sizeof (arc_write_callback_t));
3712 }
3713
3714 zio_t *
3715 arc_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg,
3716     blkptr_t *bp, arc_buf_t *buf, boolean_t l2arc, const zio_prop_t *zp,
3717     arc_done_func_t *ready, arc_done_func_t *done, void *private,
3718     int priority, int zio_flags, const zbookmark_t *zb)
3719 {
3720         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3721         arc_write_callback_t *callback;
3722         zio_t *zio;
3723
3724         ASSERT(ready != NULL);
3725         ASSERT(done != NULL);
3726         ASSERT(!HDR_IO_ERROR(hdr));
3727         ASSERT((hdr->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS) == 0);
3728         ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3729         if (l2arc)
3730                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3731         callback = kmem_zalloc(sizeof (arc_write_callback_t), KM_SLEEP);
3732         callback->awcb_ready = ready;
3733         callback->awcb_done = done;
3734         callback->awcb_private = private;
3735         callback->awcb_buf = buf;
3736
3737         zio = zio_write(pio, spa, txg, bp, buf->b_data, hdr->b_size, zp,
3738             arc_write_ready, arc_write_done, callback, priority, zio_flags, zb);
3739
3740         return (zio);
3741 }
3742
3743 static int
3744 arc_memory_throttle(uint64_t reserve, uint64_t inflight_data, uint64_t txg)
3745 {
3746 #ifdef _KERNEL
3747         uint64_t available_memory =
3748             ptoa((uintmax_t)cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count);
3749         static uint64_t page_load = 0;
3750         static uint64_t last_txg = 0;
3751
3752 #ifdef sun
3753 #if defined(__i386)
3754         available_memory =
3755             MIN(available_memory, vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE));
3756 #endif
3757 #endif  /* sun */
3758         if (available_memory >= zfs_write_limit_max)
3759                 return (0);
3760
3761         if (txg > last_txg) {
3762                 last_txg = txg;
3763                 page_load = 0;
3764         }
3765         /*
3766          * If we are in pageout, we know that memory is already tight,
3767          * the arc is already going to be evicting, so we just want to
3768          * continue to let page writes occur as quickly as possible.
3769          */
3770         if (curproc == pageproc) {
3771                 if (page_load > available_memory / 4)
3772                         return (ERESTART);
3773                 /* Note: reserve is inflated, so we deflate */
3774                 page_load += reserve / 8;
3775                 return (0);
3776         } else if (page_load > 0 && arc_reclaim_needed()) {
3777                 /* memory is low, delay before restarting */
3778                 ARCSTAT_INCR(arcstat_memory_throttle_count, 1);
3779                 return (EAGAIN);
3780         }
3781         page_load = 0;
3782
3783         if (arc_size > arc_c_min) {
3784                 uint64_t evictable_memory =
3785                     arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] +
3786                     arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] +
3787                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] +
3788                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA];
3789                 available_memory += MIN(evictable_memory, arc_size - arc_c_min);
3790         }
3791
3792         if (inflight_data > available_memory / 4) {
3793                 ARCSTAT_INCR(arcstat_memory_throttle_count, 1);
3794                 return (ERESTART);
3795         }
3796 #endif
3797         return (0);
3798 }
3799
3800 void
3801 arc_tempreserve_clear(uint64_t reserve)
3802 {
3803         atomic_add_64(&arc_tempreserve, -reserve);
3804         ASSERT((int64_t)arc_tempreserve >= 0);
3805 }
3806
3807 int
3808 arc_tempreserve_space(uint64_t reserve, uint64_t txg)
3809 {
3810         int error;
3811         uint64_t anon_size;
3812
3813 #ifdef ZFS_DEBUG
3814         /*
3815          * Once in a while, fail for no reason.  Everything should cope.
3816          */
3817         if (spa_get_random(10000) == 0) {
3818                 dprintf("forcing random failure\n");
3819                 return (ERESTART);
3820         }
3821 #endif
3822         if (reserve > arc_c/4 && !arc_no_grow)
3823                 arc_c = MIN(arc_c_max, reserve * 4);
3824         if (reserve > arc_c)
3825                 return (ENOMEM);
3826
3827         /*
3828          * Don't count loaned bufs as in flight dirty data to prevent long
3829          * network delays from blocking transactions that are ready to be
3830          * assigned to a txg.
3831          */
3832         anon_size = MAX((int64_t)(arc_anon->arcs_size - arc_loaned_bytes), 0);
3833
3834         /*
3835          * Writes will, almost always, require additional memory allocations
3836          * in order to compress/encrypt/etc the data.  We therefor need to
3837          * make sure that there is sufficient available memory for this.
3838          */
3839         if (error = arc_memory_throttle(reserve, anon_size, txg))
3840                 return (error);
3841
3842         /*
3843          * Throttle writes when the amount of dirty data in the cache
3844          * gets too large.  We try to keep the cache less than half full
3845          * of dirty blocks so that our sync times don't grow too large.
3846          * Note: if two requests come in concurrently, we might let them
3847          * both succeed, when one of them should fail.  Not a huge deal.
3848          */
3849
3850         if (reserve + arc_tempreserve + anon_size > arc_c / 2 &&
3851             anon_size > arc_c / 4) {
3852                 dprintf("failing, arc_tempreserve=%lluK anon_meta=%lluK "
3853                     "anon_data=%lluK tempreserve=%lluK arc_c=%lluK\n",
3854                     arc_tempreserve>>10,
3855                     arc_anon->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]>>10,
3856                     arc_anon->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]>>10,
3857                     reserve>>10, arc_c>>10);
3858                 return (ERESTART);
3859         }
3860         atomic_add_64(&arc_tempreserve, reserve);
3861         return (0);
3862 }
3863
3864 static kmutex_t arc_lowmem_lock;
3865 #ifdef _KERNEL
3866 static eventhandler_tag arc_event_lowmem = NULL;
3867
3868 static void
3869 arc_lowmem(void *arg __unused, int howto __unused)
3870 {
3871
3872         /* Serialize access via arc_lowmem_lock. */
3873         mutex_enter(&arc_lowmem_lock);
3874         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
3875         needfree = 1;
3876         cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
3877
3878         /*
3879          * It is unsafe to block here in arbitrary threads, because we can come
3880          * here from ARC itself and may hold ARC locks and thus risk a deadlock
3881          * with ARC reclaim thread.
3882          */
3883         if (curproc == pageproc) {
3884                 while (needfree)
3885                         msleep(&needfree, &arc_reclaim_thr_lock, 0, "zfs:lowmem", 0);
3886         }
3887         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
3888         mutex_exit(&arc_lowmem_lock);
3889 }
3890 #endif
3891
3892 void
3893 arc_init(void)
3894 {
3895         int i, prefetch_tunable_set = 0;
3896
3897         mutex_init(&arc_reclaim_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3898         cv_init(&arc_reclaim_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
3899         mutex_init(&arc_lowmem_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3900
3901         /* Convert seconds to clock ticks */
3902         arc_min_prefetch_lifespan = 1 * hz;
3903
3904         /* Start out with 1/8 of all memory */
3905         arc_c = kmem_size() / 8;
3906
3907 #ifdef sun
3908 #ifdef _KERNEL
3909         /*
3910          * On architectures where the physical memory can be larger
3911          * than the addressable space (intel in 32-bit mode), we may
3912          * need to limit the cache to 1/8 of VM size.
3913          */
3914         arc_c = MIN(arc_c, vmem_size(heap_arena, VMEM_ALLOC | VMEM_FREE) / 8);
3915 #endif
3916 #endif  /* sun */
3917         /* set min cache to 1/32 of all memory, or 16MB, whichever is more */
3918         arc_c_min = MAX(arc_c / 4, 64<<18);
3919         /* set max to 1/2 of all memory, or all but 1GB, whichever is more */
3920         if (arc_c * 8 >= 1<<30)
3921                 arc_c_max = (arc_c * 8) - (1<<30);
3922         else
3923                 arc_c_max = arc_c_min;
3924         arc_c_max = MAX(arc_c * 5, arc_c_max);
3925
3926 #ifdef _KERNEL
3927         /*
3928          * Allow the tunables to override our calculations if they are
3929          * reasonable (ie. over 16MB)
3930          */
3931         if (zfs_arc_max > 64<<18 && zfs_arc_max < kmem_size())
3932                 arc_c_max = zfs_arc_max;
3933         if (zfs_arc_min > 64<<18 && zfs_arc_min <= arc_c_max)
3934                 arc_c_min = zfs_arc_min;
3935 #endif
3936
3937         arc_c = arc_c_max;
3938         arc_p = (arc_c >> 1);
3939
3940         /* limit meta-data to 1/4 of the arc capacity */
3941         arc_meta_limit = arc_c_max / 4;
3942
3943         /* Allow the tunable to override if it is reasonable */
3944         if (zfs_arc_meta_limit > 0 && zfs_arc_meta_limit <= arc_c_max)
3945                 arc_meta_limit = zfs_arc_meta_limit;
3946
3947         if (arc_c_min < arc_meta_limit / 2 && zfs_arc_min == 0)
3948                 arc_c_min = arc_meta_limit / 2;
3949
3950         if (zfs_arc_grow_retry > 0)
3951                 arc_grow_retry = zfs_arc_grow_retry;
3952
3953         if (zfs_arc_shrink_shift > 0)
3954                 arc_shrink_shift = zfs_arc_shrink_shift;
3955
3956         if (zfs_arc_p_min_shift > 0)
3957                 arc_p_min_shift = zfs_arc_p_min_shift;
3958
3959         /* if kmem_flags are set, lets try to use less memory */
3960         if (kmem_debugging())
3961                 arc_c = arc_c / 2;
3962         if (arc_c < arc_c_min)
3963                 arc_c = arc_c_min;
3964
3965         zfs_arc_min = arc_c_min;
3966         zfs_arc_max = arc_c_max;
3967
3968         arc_anon = &ARC_anon;
3969         arc_mru = &ARC_mru;
3970         arc_mru_ghost = &ARC_mru_ghost;
3971         arc_mfu = &ARC_mfu;
3972         arc_mfu_ghost = &ARC_mfu_ghost;
3973         arc_l2c_only = &ARC_l2c_only;
3974         arc_size = 0;
3975
3976         for (i = 0; i < ARC_BUFC_NUMLISTS; i++) {
3977                 mutex_init(&arc_anon->arcs_locks[i].arcs_lock,
3978                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3979                 mutex_init(&arc_mru->arcs_locks[i].arcs_lock,
3980                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3981                 mutex_init(&arc_mru_ghost->arcs_locks[i].arcs_lock,
3982                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3983                 mutex_init(&arc_mfu->arcs_locks[i].arcs_lock,
3984                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3985                 mutex_init(&arc_mfu_ghost->arcs_locks[i].arcs_lock,
3986                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3987                 mutex_init(&arc_l2c_only->arcs_locks[i].arcs_lock,
3988                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3989
3990                 list_create(&arc_mru->arcs_lists[i],
3991                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3992                 list_create(&arc_mru_ghost->arcs_lists[i],
3993                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3994                 list_create(&arc_mfu->arcs_lists[i],
3995                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3996                 list_create(&arc_mfu_ghost->arcs_lists[i],
3997                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3998                 list_create(&arc_mfu_ghost->arcs_lists[i],
3999                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
4000                 list_create(&arc_l2c_only->arcs_lists[i],
4001                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
4002         }
4003
4004         buf_init();
4005
4006         arc_thread_exit = 0;
4007         arc_eviction_list = NULL;
4008         mutex_init(&arc_eviction_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4009         bzero(&arc_eviction_hdr, sizeof (arc_buf_hdr_t));
4010
4011         arc_ksp = kstat_create("zfs", 0, "arcstats", "misc", KSTAT_TYPE_NAMED,
4012             sizeof (arc_stats) / sizeof (kstat_named_t), KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
4013
4014         if (arc_ksp != NULL) {
4015                 arc_ksp->ks_data = &arc_stats;
4016                 kstat_install(arc_ksp);
4017         }
4018
4019         (void) thread_create(NULL, 0, arc_reclaim_thread, NULL, 0, &p0,
4020             TS_RUN, minclsyspri);
4021
4022 #ifdef _KERNEL
4023         arc_event_lowmem = EVENTHANDLER_REGISTER(vm_lowmem, arc_lowmem, NULL,
4024             EVENTHANDLER_PRI_FIRST);
4025 #endif
4026
4027         arc_dead = FALSE;
4028         arc_warm = B_FALSE;
4029
4030         if (zfs_write_limit_max == 0)
4031                 zfs_write_limit_max = ptob(physmem) >> zfs_write_limit_shift;
4032         else
4033                 zfs_write_limit_shift = 0;
4034         mutex_init(&zfs_write_limit_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4035
4036 #ifdef _KERNEL
4037         if (TUNABLE_INT_FETCH("vfs.zfs.prefetch_disable", &zfs_prefetch_disable))
4038                 prefetch_tunable_set = 1;
4039
4040 #ifdef __i386__
4041         if (prefetch_tunable_set == 0) {
4042                 printf("ZFS NOTICE: Prefetch is disabled by default on i386 "
4043                     "-- to enable,\n");
4044                 printf("            add \"vfs.zfs.prefetch_disable=0\" "
4045                     "to /boot/loader.conf.\n");
4046                 zfs_prefetch_disable = 1;
4047         }
4048 #else
4049         if ((((uint64_t)physmem * PAGESIZE) < (1ULL << 32)) &&
4050             prefetch_tunable_set == 0) {
4051                 printf("ZFS NOTICE: Prefetch is disabled by default if less "
4052                     "than 4GB of RAM is present;\n"
4053                     "            to enable, add \"vfs.zfs.prefetch_disable=0\" "
4054                     "to /boot/loader.conf.\n");
4055                 zfs_prefetch_disable = 1;
4056         }
4057 #endif
4058         /* Warn about ZFS memory and address space requirements. */
4059         if (((uint64_t)physmem * PAGESIZE) < (256 + 128 + 64) * (1 << 20)) {
4060                 printf("ZFS WARNING: Recommended minimum RAM size is 512MB; "
4061                     "expect unstable behavior.\n");
4062         }
4063         if (kmem_size() < 512 * (1 << 20)) {
4064                 printf("ZFS WARNING: Recommended minimum kmem_size is 512MB; "
4065                     "expect unstable behavior.\n");
4066                 printf("             Consider tuning vm.kmem_size and "
4067                     "vm.kmem_size_max\n");
4068                 printf("             in /boot/loader.conf.\n");
4069         }
4070 #endif
4071 }
4072
4073 void
4074 arc_fini(void)
4075 {
4076         int i;
4077
4078         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
4079         arc_thread_exit = 1;
4080         cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
4081         while (arc_thread_exit != 0)
4082                 cv_wait(&arc_reclaim_thr_cv, &arc_reclaim_thr_lock);
4083         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
4084
4085         arc_flush(NULL);
4086
4087         arc_dead = TRUE;
4088
4089         if (arc_ksp != NULL) {
4090                 kstat_delete(arc_ksp);
4091                 arc_ksp = NULL;
4092         }
4093
4094         mutex_destroy(&arc_eviction_mtx);
4095         mutex_destroy(&arc_reclaim_thr_lock);
4096         cv_destroy(&arc_reclaim_thr_cv);
4097
4098         for (i = 0; i < ARC_BUFC_NUMLISTS; i++) {
4099                 list_destroy(&arc_mru->arcs_lists[i]);
4100                 list_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_lists[i]);
4101                 list_destroy(&arc_mfu->arcs_lists[i]);
4102                 list_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_lists[i]);
4103                 list_destroy(&arc_l2c_only->arcs_lists[i]);
4104
4105                 mutex_destroy(&arc_anon->arcs_locks[i].arcs_lock);
4106                 mutex_destroy(&arc_mru->arcs_locks[i].arcs_lock);
4107                 mutex_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_locks[i].arcs_lock);
4108                 mutex_destroy(&arc_mfu->arcs_locks[i].arcs_lock);
4109                 mutex_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_locks[i].arcs_lock);
4110                 mutex_destroy(&arc_l2c_only->arcs_locks[i].arcs_lock);
4111         }
4112
4113         mutex_destroy(&zfs_write_limit_lock);
4114
4115         buf_fini();
4116
4117         ASSERT(arc_loaned_bytes == 0);
4118
4119         mutex_destroy(&arc_lowmem_lock);
4120 #ifdef _KERNEL
4121         if (arc_event_lowmem != NULL)
4122                 EVENTHANDLER_DEREGISTER(vm_lowmem, arc_event_lowmem);
4123 #endif
4124 }
4125
4126 /*
4127  * Level 2 ARC
4128  *
4129  * The level 2 ARC (L2ARC) is a cache layer in-between main memory and disk.
4130  * It uses dedicated storage devices to hold cached data, which are populated
4131  * using large infrequent writes.  The main role of this cache is to boost
4132  * the performance of random read workloads.  The intended L2ARC devices
4133  * include short-stroked disks, solid state disks, and other media with
4134  * substantially faster read latency than disk.
4135  *
4136  *                 +-----------------------+
4137  *                 |         ARC           |
4138  *                 +-----------------------+
4139  *                    |         ^     ^
4140  *                    |         |     |
4141  *      l2arc_feed_thread()    arc_read()
4142  *                    |         |     |
4143  *                    |  l2arc read   |
4144  *                    V         |     |
4145  *               +---------------+    |
4146  *               |     L2ARC     |    |
4147  *               +---------------+    |
4148  *                   |    ^           |
4149  *          l2arc_write() |           |
4150  *                   |    |           |
4151  *                   V    |           |
4152  *                 +-------+      +-------+
4153  *                 | vdev  |      | vdev  |
4154  *                 | cache |      | cache |
4155  *                 +-------+      +-------+
4156  *                 +=========+     .-----.
4157  *                 :  L2ARC  :    |-_____-|
4158  *                 : devices :    | Disks |
4159  *                 +=========+    `-_____-'
4160  *
4161  * Read requests are satisfied from the following sources, in order:
4162  *
4163  *      1) ARC
4164  *      2) vdev cache of L2ARC devices
4165  *      3) L2ARC devices
4166  *      4) vdev cache of disks
4167  *      5) disks
4168  *
4169  * Some L2ARC device types exhibit extremely slow write performance.
4170  * To accommodate for this there are some significant differences between
4171  * the L2ARC and traditional cache design:
4172  *
4173  * 1. There is no eviction path from the ARC to the L2ARC.  Evictions from
4174  * the ARC behave as usual, freeing buffers and placing headers on ghost
4175  * lists.  The ARC does not send buffers to the L2ARC during eviction as
4176  * this would add inflated write latencies for all ARC memory pressure.
4177  *
4178  * 2. The L2ARC attempts to cache data from the ARC before it is evicted.
4179  * It does this by periodically scanning buffers from the eviction-end of
4180  * the MFU and MRU ARC lists, copying them to the L2ARC devices if they are
4181  * not already there.  It scans until a headroom of buffers is satisfied,
4182  * which itself is a buffer for ARC eviction.  The thread that does this is
4183  * l2arc_feed_thread(), illustrated below; example sizes are included to
4184  * provide a better sense of ratio than this diagram:
4185  *
4186  *             head -->                        tail
4187  *              +---------------------+----------+
4188  *      ARC_mfu |:::::#:::::::::::::::|o#o###o###|-->.   # already on L2ARC
4189  *              +---------------------+----------+   |   o L2ARC eligible
4190  *      ARC_mru |:#:::::::::::::::::::|#o#ooo####|-->|   : ARC buffer
4191  *              +---------------------+----------+   |
4192  *                   15.9 Gbytes      ^ 32 Mbytes    |
4193  *                                 headroom          |
4194  *                                            l2arc_feed_thread()
4195  *                                                   |
4196  *                       l2arc write hand <--[oooo]--'
4197  *                               |           8 Mbyte
4198  *                               |          write max
4199  *                               V
4200  *                +==============================+
4201  *      L2ARC dev |####|#|###|###|    |####| ... |
4202  *                +==============================+
4203  *                           32 Gbytes
4204  *
4205  * 3. If an ARC buffer is copied to the L2ARC but then hit instead of
4206  * evicted, then the L2ARC has cached a buffer much sooner than it probably
4207  * needed to, potentially wasting L2ARC device bandwidth and storage.  It is
4208  * safe to say that this is an uncommon case, since buffers at the end of
4209  * the ARC lists have moved there due to inactivity.
4210  *
4211  * 4. If the ARC evicts faster than the L2ARC can maintain a headroom,
4212  * then the L2ARC simply misses copying some buffers.  This serves as a
4213  * pressure valve to prevent heavy read workloads from both stalling the ARC
4214  * with waits and clogging the L2ARC with writes.  This also helps prevent
4215  * the potential for the L2ARC to churn if it attempts to cache content too
4216  * quickly, such as during backups of the entire pool.
4217  *
4218  * 5. After system boot and before the ARC has filled main memory, there are
4219  * no evictions from the ARC and so the tails of the ARC_mfu and ARC_mru
4220  * lists can remain mostly static.  Instead of searching from tail of these
4221  * lists as pictured, the l2arc_feed_thread() will search from the list heads
4222  * for eligible buffers, greatly increasing its chance of finding them.
4223  *
4224  * The L2ARC device write speed is also boosted during this time so that
4225  * the L2ARC warms up faster.  Since there have been no ARC evictions yet,
4226  * there are no L2ARC reads, and no fear of degrading read performance
4227  * through increased writes.
4228  *
4229  * 6. Writes to the L2ARC devices are grouped and sent in-sequence, so that
4230  * the vdev queue can aggregate them into larger and fewer writes.  Each
4231  * device is written to in a rotor fashion, sweeping writes through
4232  * available space then repeating.
4233  *
4234  * 7. The L2ARC does not store dirty content.  It never needs to flush
4235  * write buffers back to disk based storage.
4236  *
4237  * 8. If an ARC buffer is written (and dirtied) which also exists in the
4238  * L2ARC, the now stale L2ARC buffer is immediately dropped.
4239  *
4240  * The performance of the L2ARC can be tweaked by a number of tunables, which
4241  * may be necessary for different workloads:
4242  *
4243  *      l2arc_write_max         max write bytes per interval
4244  *      l2arc_write_boost       extra write bytes during device warmup
4245  *      l2arc_noprefetch        skip caching prefetched buffers
4246  *      l2arc_headroom          number of max device writes to precache
4247  *      l2arc_feed_secs         seconds between L2ARC writing
4248  *
4249  * Tunables may be removed or added as future performance improvements are
4250  * integrated, and also may become zpool properties.
4251  *
4252  * There are three key functions that control how the L2ARC warms up:
4253  *
4254  *      l2arc_write_eligible()  check if a buffer is eligible to cache
4255  *      l2arc_write_size()      calculate how much to write
4256  *      l2arc_write_interval()  calculate sleep delay between writes
4257  *
4258  * These three functions determine what to write, how much, and how quickly
4259  * to send writes.
4260  */
4261
4262 static boolean_t
4263 l2arc_write_eligible(uint64_t spa_guid, arc_buf_hdr_t *ab)
4264 {
4265         /*
4266          * A buffer is *not* eligible for the L2ARC if it:
4267          * 1. belongs to a different spa.
4268          * 2. is already cached on the L2ARC.
4269          * 3. has an I/O in progress (it may be an incomplete read).
4270          * 4. is flagged not eligible (zfs property).
4271          */
4272         if (ab->b_spa != spa_guid) {
4273                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_spa_mismatch);
4274                 return (B_FALSE);
4275         }
4276         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
4277                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_in_l2);
4278                 return (B_FALSE);
4279         }
4280         if (HDR_IO_IN_PROGRESS(ab)) {
4281                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_hdr_io_in_progress);
4282                 return (B_FALSE);
4283         }
4284         if (!HDR_L2CACHE(ab)) {
4285                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_not_cacheable);
4286                 return (B_FALSE);
4287         }
4288
4289         return (B_TRUE);
4290 }
4291
4292 static uint64_t
4293 l2arc_write_size(l2arc_dev_t *dev)
4294 {
4295         uint64_t size;
4296
4297         size = dev->l2ad_write;
4298
4299         if (arc_warm == B_FALSE)
4300                 size += dev->l2ad_boost;
4301
4302         return (size);
4303
4304 }
4305
4306 static clock_t
4307 l2arc_write_interval(clock_t began, uint64_t wanted, uint64_t wrote)
4308 {
4309         clock_t interval, next, now;
4310
4311         /*
4312          * If the ARC lists are busy, increase our write rate; if the
4313          * lists are stale, idle back.  This is achieved by checking
4314          * how much we previously wrote - if it was more than half of
4315          * what we wanted, schedule the next write much sooner.
4316          */
4317         if (l2arc_feed_again && wrote > (wanted / 2))
4318                 interval = (hz * l2arc_feed_min_ms) / 1000;
4319         else
4320                 interval = hz * l2arc_feed_secs;
4321
4322         now = ddi_get_lbolt();
4323         next = MAX(now, MIN(now + interval, began + interval));
4324
4325         return (next);
4326 }
4327
4328 static void
4329 l2arc_hdr_stat_add(void)
4330 {
4331         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, HDR_SIZE + L2HDR_SIZE);
4332         ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, -HDR_SIZE);
4333 }
4334
4335 static void
4336 l2arc_hdr_stat_remove(void)
4337 {
4338         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, -(HDR_SIZE + L2HDR_SIZE));
4339         ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, HDR_SIZE);
4340 }
4341
4342 /*
4343  * Cycle through L2ARC devices.  This is how L2ARC load balances.
4344  * If a device is returned, this also returns holding the spa config lock.
4345  */
4346 static l2arc_dev_t *
4347 l2arc_dev_get_next(void)
4348 {
4349         l2arc_dev_t *first, *next = NULL;
4350
4351         /*
4352          * Lock out the removal of spas (spa_namespace_lock), then removal
4353          * of cache devices (l2arc_dev_mtx).  Once a device has been selected,
4354          * both locks will be dropped and a spa config lock held instead.
4355          */
4356         mutex_enter(&spa_namespace_lock);
4357         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4358
4359         /* if there are no vdevs, there is nothing to do */
4360         if (l2arc_ndev == 0)
4361                 goto out;
4362
4363         first = NULL;
4364         next = l2arc_dev_last;
4365         do {
4366                 /* loop around the list looking for a non-faulted vdev */
4367                 if (next == NULL) {
4368                         next = list_head(l2arc_dev_list);
4369                 } else {
4370                         next = list_next(l2arc_dev_list, next);
4371                         if (next == NULL)
4372                                 next = list_head(l2arc_dev_list);
4373                 }
4374
4375                 /* if we have come back to the start, bail out */
4376                 if (first == NULL)
4377                         first = next;
4378                 else if (next == first)
4379                         break;
4380
4381         } while (vdev_is_dead(next->l2ad_vdev));
4382
4383         /* if we were unable to find any usable vdevs, return NULL */
4384         if (vdev_is_dead(next->l2ad_vdev))
4385                 next = NULL;
4386
4387         l2arc_dev_last = next;
4388
4389 out:
4390         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4391
4392         /*
4393          * Grab the config lock to prevent the 'next' device from being
4394          * removed while we are writing to it.
4395          */
4396         if (next != NULL)
4397                 spa_config_enter(next->l2ad_spa, SCL_L2ARC, next, RW_READER);
4398         mutex_exit(&spa_namespace_lock);
4399
4400         return (next);
4401 }
4402
4403 /*
4404  * Free buffers that were tagged for destruction.
4405  */
4406 static void
4407 l2arc_do_free_on_write()
4408 {
4409         list_t *buflist;
4410         l2arc_data_free_t *df, *df_prev;
4411
4412         mutex_enter(&l2arc_free_on_write_mtx);
4413         buflist = l2arc_free_on_write;
4414
4415         for (df = list_tail(buflist); df; df = df_prev) {
4416                 df_prev = list_prev(buflist, df);
4417                 ASSERT(df->l2df_data != NULL);
4418                 ASSERT(df->l2df_func != NULL);
4419                 df->l2df_func(df->l2df_data, df->l2df_size);
4420                 list_remove(buflist, df);
4421                 kmem_free(df, sizeof (l2arc_data_free_t));
4422         }
4423
4424         mutex_exit(&l2arc_free_on_write_mtx);
4425 }
4426
4427 /*
4428  * A write to a cache device has completed.  Update all headers to allow
4429  * reads from these buffers to begin.
4430  */
4431 static void
4432 l2arc_write_done(zio_t *zio)
4433 {
4434         l2arc_write_callback_t *cb;
4435         l2arc_dev_t *dev;
4436         list_t *buflist;
4437         arc_buf_hdr_t *head, *ab, *ab_prev;
4438         l2arc_buf_hdr_t *abl2;
4439         kmutex_t *hash_lock;
4440
4441         cb = zio->io_private;
4442         ASSERT(cb != NULL);
4443         dev = cb->l2wcb_dev;
4444         ASSERT(dev != NULL);
4445         head = cb->l2wcb_head;
4446         ASSERT(head != NULL);
4447         buflist = dev->l2ad_buflist;
4448         ASSERT(buflist != NULL);
4449         DTRACE_PROBE2(l2arc__iodone, zio_t *, zio,
4450             l2arc_write_callback_t *, cb);
4451
4452         if (zio->io_error != 0)
4453                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_error);
4454
4455         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4456
4457         /*
4458          * All writes completed, or an error was hit.
4459          */
4460         for (ab = list_prev(buflist, head); ab; ab = ab_prev) {
4461                 ab_prev = list_prev(buflist, ab);
4462
4463                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4464                 if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
4465                         /*
4466                          * This buffer misses out.  It may be in a stage
4467                          * of eviction.  Its ARC_L2_WRITING flag will be
4468                          * left set, denying reads to this buffer.
4469                          */
4470                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_hdr_miss);
4471                         continue;
4472                 }
4473
4474                 if (zio->io_error != 0) {
4475                         /*
4476                          * Error - drop L2ARC entry.
4477                          */
4478                         list_remove(buflist, ab);
4479                         abl2 = ab->b_l2hdr;
4480                         ab->b_l2hdr = NULL;
4481                         kmem_free(abl2, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
4482                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -ab->b_size);
4483                 }
4484
4485                 /*
4486                  * Allow ARC to begin reads to this L2ARC entry.
4487                  */
4488                 ab->b_flags &= ~ARC_L2_WRITING;
4489
4490                 mutex_exit(hash_lock);
4491         }
4492
4493         atomic_inc_64(&l2arc_writes_done);
4494         list_remove(buflist, head);
4495         kmem_cache_free(hdr_cache, head);
4496         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4497
4498         l2arc_do_free_on_write();
4499
4500         kmem_free(cb, sizeof (l2arc_write_callback_t));
4501 }
4502
4503 /*
4504  * A read to a cache device completed.  Validate buffer contents before
4505  * handing over to the regular ARC routines.
4506  */
4507 static void
4508 l2arc_read_done(zio_t *zio)
4509 {
4510         l2arc_read_callback_t *cb;
4511         arc_buf_hdr_t *hdr;
4512         arc_buf_t *buf;
4513         kmutex_t *hash_lock;
4514         int equal;
4515
4516         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
4517         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE);
4518
4519         spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_L2ARC, zio->io_vd);
4520
4521         cb = zio->io_private;
4522         ASSERT(cb != NULL);
4523         buf = cb->l2rcb_buf;
4524         ASSERT(buf != NULL);
4525
4526         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
4527         mutex_enter(hash_lock);
4528         hdr = buf->b_hdr;
4529         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
4530
4531         /*
4532          * Check this survived the L2ARC journey.
4533          */
4534         equal = arc_cksum_equal(buf);
4535         if (equal && zio->io_error == 0 && !HDR_L2_EVICTED(hdr)) {
4536                 mutex_exit(hash_lock);
4537                 zio->io_private = buf;
4538                 zio->io_bp_copy = cb->l2rcb_bp; /* XXX fix in L2ARC 2.0 */
4539                 zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* XXX fix in L2ARC 2.0 */
4540                 arc_read_done(zio);
4541         } else {
4542                 mutex_exit(hash_lock);
4543                 /*
4544                  * Buffer didn't survive caching.  Increment stats and
4545                  * reissue to the original storage device.
4546                  */
4547                 if (zio->io_error != 0) {
4548                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_io_error);
4549                 } else {
4550                         zio->io_error = EIO;
4551                 }
4552                 if (!equal)
4553                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_cksum_bad);
4554
4555                 /*
4556                  * If there's no waiter, issue an async i/o to the primary
4557                  * storage now.  If there *is* a waiter, the caller must
4558                  * issue the i/o in a context where it's OK to block.
4559                  */
4560                 if (zio->io_waiter == NULL) {
4561                         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
4562
4563                         ASSERT(!pio || pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4564
4565                         zio_nowait(zio_read(pio, cb->l2rcb_spa, &cb->l2rcb_bp,
4566                             buf->b_data, zio->io_size, arc_read_done, buf,
4567                             zio->io_priority, cb->l2rcb_flags, &cb->l2rcb_zb));
4568                 }
4569         }
4570
4571         kmem_free(cb, sizeof (l2arc_read_callback_t));
4572 }
4573
4574 /*
4575  * This is the list priority from which the L2ARC will search for pages to
4576  * cache.  This is used within loops (0..3) to cycle through lists in the
4577  * desired order.  This order can have a significant effect on cache
4578  * performance.
4579  *
4580  * Currently the metadata lists are hit first, MFU then MRU, followed by
4581  * the data lists.  This function returns a locked list, and also returns
4582  * the lock pointer.
4583  */
4584 static list_t *
4585 l2arc_list_locked(int list_num, kmutex_t **lock)
4586 {
4587         list_t *list;
4588         int idx;
4589
4590         ASSERT(list_num >= 0 && list_num < 2 * ARC_BUFC_NUMLISTS);
4591
4592         if (list_num < ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS) {
4593                 idx = list_num;
4594                 list = &arc_mfu->arcs_lists[idx];
4595                 *lock = ARCS_LOCK(arc_mfu, idx);
4596         } else if (list_num < ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS * 2) {
4597                 idx = list_num - ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
4598                 list = &arc_mru->arcs_lists[idx];
4599                 *lock = ARCS_LOCK(arc_mru, idx);
4600         } else if (list_num < (ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS * 2 +
4601                 ARC_BUFC_NUMDATALISTS)) {
4602                 idx = list_num - ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
4603                 list = &arc_mfu->arcs_lists[idx];
4604                 *lock = ARCS_LOCK(arc_mfu, idx);
4605         } else {
4606                 idx = list_num - ARC_BUFC_NUMLISTS;
4607                 list = &arc_mru->arcs_lists[idx];
4608                 *lock = ARCS_LOCK(arc_mru, idx);
4609         }
4610
4611         ASSERT(!(MUTEX_HELD(*lock)));
4612         mutex_enter(*lock);
4613         return (list);
4614 }
4615
4616 /*
4617  * Evict buffers from the device write hand to the distance specified in
4618  * bytes.  This distance may span populated buffers, it may span nothing.
4619  * This is clearing a region on the L2ARC device ready for writing.
4620  * If the 'all' boolean is set, every buffer is evicted.
4621  */
4622 static void
4623 l2arc_evict(l2arc_dev_t *dev, uint64_t distance, boolean_t all)
4624 {
4625         list_t *buflist;
4626         l2arc_buf_hdr_t *abl2;
4627         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev;
4628         kmutex_t *hash_lock;
4629         uint64_t taddr;
4630
4631         buflist = dev->l2ad_buflist;
4632
4633         if (buflist == NULL)
4634                 return;
4635
4636         if (!all && dev->l2ad_first) {
4637                 /*
4638                  * This is the first sweep through the device.  There is
4639                  * nothing to evict.
4640                  */
4641                 return;
4642         }
4643
4644         if (dev->l2ad_hand >= (dev->l2ad_end - (2 * distance))) {
4645                 /*
4646                  * When nearing the end of the device, evict to the end
4647                  * before the device write hand jumps to the start.
4648                  */
4649                 taddr = dev->l2ad_end;
4650         } else {
4651                 taddr = dev->l2ad_hand + distance;
4652         }
4653         DTRACE_PROBE4(l2arc__evict, l2arc_dev_t *, dev, list_t *, buflist,
4654             uint64_t, taddr, boolean_t, all);
4655
4656 top:
4657         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4658         for (ab = list_tail(buflist); ab; ab = ab_prev) {
4659                 ab_prev = list_prev(buflist, ab);
4660
4661                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4662                 if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
4663                         /*
4664                          * Missed the hash lock.  Retry.
4665                          */
4666                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_evict_lock_retry);
4667                         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4668                         mutex_enter(hash_lock);
4669                         mutex_exit(hash_lock);
4670                         goto top;
4671                 }
4672
4673                 if (HDR_L2_WRITE_HEAD(ab)) {
4674                         /*
4675                          * We hit a write head node.  Leave it for
4676                          * l2arc_write_done().
4677                          */
4678                         list_remove(buflist, ab);
4679                         mutex_exit(hash_lock);
4680                         continue;
4681                 }
4682
4683                 if (!all && ab->b_l2hdr != NULL &&
4684                     (ab->b_l2hdr->b_daddr > taddr ||
4685                     ab->b_l2hdr->b_daddr < dev->l2ad_hand)) {
4686                         /*
4687                          * We've evicted to the target address,
4688                          * or the end of the device.
4689                          */
4690                         mutex_exit(hash_lock);
4691                         break;
4692                 }
4693
4694                 if (HDR_FREE_IN_PROGRESS(ab)) {
4695                         /*
4696                          * Already on the path to destruction.
4697                          */
4698                         mutex_exit(hash_lock);
4699                         continue;
4700                 }
4701
4702                 if (ab->b_state == arc_l2c_only) {
4703                         ASSERT(!HDR_L2_READING(ab));
4704                         /*
4705                          * This doesn't exist in the ARC.  Destroy.
4706                          * arc_hdr_destroy() will call list_remove()
4707                          * and decrement arcstat_l2_size.
4708                          */
4709                         arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
4710                         arc_hdr_destroy(ab);
4711                 } else {
4712                         /*
4713                          * Invalidate issued or about to be issued
4714                          * reads, since we may be about to write
4715                          * over this location.
4716                          */
4717                         if (HDR_L2_READING(ab)) {
4718                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_evict_reading);
4719                                 ab->b_flags |= ARC_L2_EVICTED;
4720                         }
4721
4722                         /*
4723                          * Tell ARC this no longer exists in L2ARC.
4724                          */
4725                         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
4726                                 abl2 = ab->b_l2hdr;
4727                                 ab->b_l2hdr = NULL;
4728                                 kmem_free(abl2, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
4729                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -ab->b_size);
4730                         }
4731                         list_remove(buflist, ab);
4732
4733                         /*
4734                          * This may have been leftover after a
4735                          * failed write.
4736                          */
4737                         ab->b_flags &= ~ARC_L2_WRITING;
4738                 }
4739                 mutex_exit(hash_lock);
4740         }
4741         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4742
4743         vdev_space_update(dev->l2ad_vdev, -(taddr - dev->l2ad_evict), 0, 0);
4744         dev->l2ad_evict = taddr;
4745 }
4746
4747 /*
4748  * Find and write ARC buffers to the L2ARC device.
4749  *
4750  * An ARC_L2_WRITING flag is set so that the L2ARC buffers are not valid
4751  * for reading until they have completed writing.
4752  */
4753 static uint64_t
4754 l2arc_write_buffers(spa_t *spa, l2arc_dev_t *dev, uint64_t target_sz)
4755 {
4756         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev, *head;
4757         l2arc_buf_hdr_t *hdrl2;
4758         list_t *list;
4759         uint64_t passed_sz, write_sz, buf_sz, headroom;
4760         void *buf_data;
4761         kmutex_t *hash_lock, *list_lock;
4762         boolean_t have_lock, full;
4763         l2arc_write_callback_t *cb;
4764         zio_t *pio, *wzio;
4765         uint64_t guid = spa_load_guid(spa);
4766         int try;
4767
4768         ASSERT(dev->l2ad_vdev != NULL);
4769
4770         pio = NULL;
4771         write_sz = 0;
4772         full = B_FALSE;
4773         head = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
4774         head->b_flags |= ARC_L2_WRITE_HEAD;
4775
4776         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_buffer_iter);
4777         /*
4778          * Copy buffers for L2ARC writing.
4779          */
4780         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4781         for (try = 0; try < 2 * ARC_BUFC_NUMLISTS; try++) {
4782                 list = l2arc_list_locked(try, &list_lock);
4783                 passed_sz = 0;
4784                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_buffer_list_iter);
4785
4786                 /*
4787                  * L2ARC fast warmup.
4788                  *
4789                  * Until the ARC is warm and starts to evict, read from the
4790                  * head of the ARC lists rather than the tail.
4791                  */
4792                 headroom = target_sz * l2arc_headroom;
4793                 if (arc_warm == B_FALSE)
4794                         ab = list_head(list);
4795                 else
4796                         ab = list_tail(list);
4797                 if (ab == NULL)
4798                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_buffer_list_null_iter);
4799
4800                 for (; ab; ab = ab_prev) {
4801                         if (arc_warm == B_FALSE)
4802                                 ab_prev = list_next(list, ab);
4803                         else
4804                                 ab_prev = list_prev(list, ab);
4805                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_write_buffer_bytes_scanned, ab->b_size);
4806
4807                         hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4808                         have_lock = MUTEX_HELD(hash_lock);
4809                         if (!have_lock && !mutex_tryenter(hash_lock)) {
4810                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_trylock_fail);
4811                                 /*
4812                                  * Skip this buffer rather than waiting.
4813                                  */
4814                                 continue;
4815                         }
4816
4817                         passed_sz += ab->b_size;
4818                         if (passed_sz > headroom) {
4819                                 /*
4820                                  * Searched too far.
4821                                  */
4822                                 mutex_exit(hash_lock);
4823                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_passed_headroom);
4824                                 break;
4825                         }
4826
4827                         if (!l2arc_write_eligible(guid, ab)) {
4828                                 mutex_exit(hash_lock);
4829                                 continue;
4830                         }
4831
4832                         if ((write_sz + ab->b_size) > target_sz) {
4833                                 full = B_TRUE;
4834                                 mutex_exit(hash_lock);
4835                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_full);
4836                                 break;
4837                         }
4838
4839                         if (pio == NULL) {
4840                                 /*
4841                                  * Insert a dummy header on the buflist so
4842                                  * l2arc_write_done() can find where the
4843                                  * write buffers begin without searching.
4844                                  */
4845                                 list_insert_head(dev->l2ad_buflist, head);
4846
4847                                 cb = kmem_alloc(
4848                                     sizeof (l2arc_write_callback_t), KM_SLEEP);
4849                                 cb->l2wcb_dev = dev;
4850                                 cb->l2wcb_head = head;
4851                                 pio = zio_root(spa, l2arc_write_done, cb,
4852                                     ZIO_FLAG_CANFAIL);
4853                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_pios);
4854                         }
4855
4856                         /*
4857                          * Create and add a new L2ARC header.
4858                          */
4859                         hdrl2 = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_buf_hdr_t), KM_SLEEP);
4860                         hdrl2->b_dev = dev;
4861                         hdrl2->b_daddr = dev->l2ad_hand;
4862
4863                         ab->b_flags |= ARC_L2_WRITING;
4864                         ab->b_l2hdr = hdrl2;
4865                         list_insert_head(dev->l2ad_buflist, ab);
4866                         buf_data = ab->b_buf->b_data;
4867                         buf_sz = ab->b_size;
4868
4869                         /*
4870                          * Compute and store the buffer cksum before
4871                          * writing.  On debug the cksum is verified first.
4872                          */
4873                         arc_cksum_verify(ab->b_buf);
4874                         arc_cksum_compute(ab->b_buf, B_TRUE);
4875
4876                         mutex_exit(hash_lock);
4877
4878                         wzio = zio_write_phys(pio, dev->l2ad_vdev,
4879                             dev->l2ad_hand, buf_sz, buf_data, ZIO_CHECKSUM_OFF,
4880                             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE,
4881                             ZIO_FLAG_CANFAIL, B_FALSE);
4882
4883                         DTRACE_PROBE2(l2arc__write, vdev_t *, dev->l2ad_vdev,
4884                             zio_t *, wzio);
4885                         (void) zio_nowait(wzio);
4886
4887                         /*
4888                          * Keep the clock hand suitably device-aligned.
4889                          */
4890                         buf_sz = vdev_psize_to_asize(dev->l2ad_vdev, buf_sz);
4891
4892                         write_sz += buf_sz;
4893                         dev->l2ad_hand += buf_sz;
4894                 }
4895
4896                 mutex_exit(list_lock);
4897
4898                 if (full == B_TRUE)
4899                         break;
4900         }
4901         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4902
4903         if (pio == NULL) {
4904                 ASSERT0(write_sz);
4905                 kmem_cache_free(hdr_cache, head);
4906                 return (0);
4907         }
4908
4909         ASSERT3U(write_sz, <=, target_sz);
4910         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_sent);
4911         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_write_bytes, write_sz);
4912         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, write_sz);
4913         vdev_space_update(dev->l2ad_vdev, write_sz, 0, 0);
4914
4915         /*
4916          * Bump device hand to the device start if it is approaching the end.
4917          * l2arc_evict() will already have evicted ahead for this case.
4918          */
4919         if (dev->l2ad_hand >= (dev->l2ad_end - target_sz)) {
4920                 vdev_space_update(dev->l2ad_vdev,
4921                     dev->l2ad_end - dev->l2ad_hand, 0, 0);
4922                 dev->l2ad_hand = dev->l2ad_start;
4923                 dev->l2ad_evict = dev->l2ad_start;
4924                 dev->l2ad_first = B_FALSE;
4925         }
4926
4927         dev->l2ad_writing = B_TRUE;
4928         (void) zio_wait(pio);
4929         dev->l2ad_writing = B_FALSE;
4930
4931         return (write_sz);
4932 }
4933
4934 /*
4935  * This thread feeds the L2ARC at regular intervals.  This is the beating
4936  * heart of the L2ARC.
4937  */
4938 static void
4939 l2arc_feed_thread(void *dummy __unused)
4940 {
4941         callb_cpr_t cpr;
4942         l2arc_dev_t *dev;
4943         spa_t *spa;
4944         uint64_t size, wrote;
4945         clock_t begin, next = ddi_get_lbolt();
4946
4947         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &l2arc_feed_thr_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
4948
4949         mutex_enter(&l2arc_feed_thr_lock);
4950
4951         while (l2arc_thread_exit == 0) {
4952                 CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
4953                 (void) cv_timedwait(&l2arc_feed_thr_cv, &l2arc_feed_thr_lock,
4954                     next - ddi_get_lbolt());
4955                 CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &l2arc_feed_thr_lock);
4956                 next = ddi_get_lbolt() + hz;
4957
4958                 /*
4959                  * Quick check for L2ARC devices.
4960                  */
4961                 mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4962                 if (l2arc_ndev == 0) {
4963                         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4964                         continue;
4965                 }
4966                 mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4967                 begin = ddi_get_lbolt();
4968
4969                 /*
4970                  * This selects the next l2arc device to write to, and in
4971                  * doing so the next spa to feed from: dev->l2ad_spa.   This
4972                  * will return NULL if there are now no l2arc devices or if
4973                  * they are all faulted.
4974                  *
4975                  * If a device is returned, its spa's config lock is also
4976                  * held to prevent device removal.  l2arc_dev_get_next()
4977                  * will grab and release l2arc_dev_mtx.
4978                  */
4979                 if ((dev = l2arc_dev_get_next()) == NULL)
4980                         continue;
4981
4982                 spa = dev->l2ad_spa;
4983                 ASSERT(spa != NULL);
4984
4985                 /*
4986                  * If the pool is read-only then force the feed thread to
4987                  * sleep a little longer.
4988                  */
4989                 if (!spa_writeable(spa)) {
4990                         next = ddi_get_lbolt() + 5 * l2arc_feed_secs * hz;
4991                         spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
4992                         continue;
4993                 }
4994
4995                 /*
4996                  * Avoid contributing to memory pressure.
4997                  */
4998                 if (arc_reclaim_needed()) {
4999                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_abort_lowmem);
5000                         spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
5001                         continue;
5002                 }
5003
5004                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_feeds);
5005
5006                 size = l2arc_write_size(dev);
5007
5008                 /*
5009                  * Evict L2ARC buffers that will be overwritten.
5010                  */
5011                 l2arc_evict(dev, size, B_FALSE);
5012
5013                 /*
5014                  * Write ARC buffers.
5015                  */
5016                 wrote = l2arc_write_buffers(spa, dev, size);
5017
5018                 /*
5019                  * Calculate interval between writes.
5020                  */
5021                 next = l2arc_write_interval(begin, size, wrote);
5022                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
5023         }
5024
5025         l2arc_thread_exit = 0;
5026         cv_broadcast(&l2arc_feed_thr_cv);
5027         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);           /* drops l2arc_feed_thr_lock */
5028         thread_exit();
5029 }
5030
5031 boolean_t
5032 l2arc_vdev_present(vdev_t *vd)
5033 {
5034         l2arc_dev_t *dev;
5035
5036         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
5037         for (dev = list_head(l2arc_dev_list); dev != NULL;
5038             dev = list_next(l2arc_dev_list, dev)) {
5039                 if (dev->l2ad_vdev == vd)
5040                         break;
5041         }
5042         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
5043
5044         return (dev != NULL);
5045 }
5046
5047 /*
5048  * Add a vdev for use by the L2ARC.  By this point the spa has already
5049  * validated the vdev and opened it.
5050  */
5051 void
5052 l2arc_add_vdev(spa_t *spa, vdev_t *vd)
5053 {
5054         l2arc_dev_t *adddev;
5055
5056         ASSERT(!l2arc_vdev_present(vd));
5057
5058         /*
5059          * Create a new l2arc device entry.
5060          */
5061         adddev = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_dev_t), KM_SLEEP);
5062         adddev->l2ad_spa = spa;
5063         adddev->l2ad_vdev = vd;
5064         adddev->l2ad_write = l2arc_write_max;
5065         adddev->l2ad_boost = l2arc_write_boost;
5066         adddev->l2ad_start = VDEV_LABEL_START_SIZE;
5067         adddev->l2ad_end = VDEV_LABEL_START_SIZE + vdev_get_min_asize(vd);
5068         adddev->l2ad_hand = adddev->l2ad_start;
5069         adddev->l2ad_evict = adddev->l2ad_start;
5070         adddev->l2ad_first = B_TRUE;
5071         adddev->l2ad_writing = B_FALSE;
5072         ASSERT3U(adddev->l2ad_write, >, 0);
5073
5074         /*
5075          * This is a list of all ARC buffers that are still valid on the
5076          * device.
5077          */
5078         adddev->l2ad_buflist = kmem_zalloc(sizeof (list_t), KM_SLEEP);
5079         list_create(adddev->l2ad_buflist, sizeof (arc_buf_hdr_t),
5080             offsetof(arc_buf_hdr_t, b_l2node));
5081
5082         vdev_space_update(vd, 0, 0, adddev->l2ad_end - adddev->l2ad_hand);
5083
5084         /*
5085          * Add device to global list
5086          */
5087         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
5088         list_insert_head(l2arc_dev_list, adddev);
5089         atomic_inc_64(&l2arc_ndev);
5090         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
5091 }
5092
5093 /*
5094  * Remove a vdev from the L2ARC.
5095  */
5096 void
5097 l2arc_remove_vdev(vdev_t *vd)
5098 {
5099         l2arc_dev_t *dev, *nextdev, *remdev = NULL;
5100
5101         /*
5102          * Find the device by vdev
5103          */
5104         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
5105         for (dev = list_head(l2arc_dev_list); dev; dev = nextdev) {
5106                 nextdev = list_next(l2arc_dev_list, dev);
5107                 if (vd == dev->l2ad_vdev) {
5108                         remdev = dev;
5109                         break;
5110                 }
5111         }
5112         ASSERT(remdev != NULL);
5113
5114         /*
5115          * Remove device from global list
5116          */
5117         list_remove(l2arc_dev_list, remdev);
5118         l2arc_dev_last = NULL;          /* may have been invalidated */
5119         atomic_dec_64(&l2arc_ndev);
5120         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
5121
5122         /*
5123          * Clear all buflists and ARC references.  L2ARC device flush.
5124          */
5125         l2arc_evict(remdev, 0, B_TRUE);
5126         list_destroy(remdev->l2ad_buflist);
5127         kmem_free(remdev->l2ad_buflist, sizeof (list_t));
5128         kmem_free(remdev, sizeof (l2arc_dev_t));
5129 }
5130
5131 void
5132 l2arc_init(void)
5133 {
5134         l2arc_thread_exit = 0;
5135         l2arc_ndev = 0;
5136         l2arc_writes_sent = 0;
5137         l2arc_writes_done = 0;
5138
5139         mutex_init(&l2arc_feed_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
5140         cv_init(&l2arc_feed_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
5141         mutex_init(&l2arc_dev_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
5142         mutex_init(&l2arc_buflist_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
5143         mutex_init(&l2arc_free_on_write_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
5144
5145         l2arc_dev_list = &L2ARC_dev_list;
5146         l2arc_free_on_write = &L2ARC_free_on_write;
5147         list_create(l2arc_dev_list, sizeof (l2arc_dev_t),
5148             offsetof(l2arc_dev_t, l2ad_node));
5149         list_create(l2arc_free_on_write, sizeof (l2arc_data_free_t),
5150             offsetof(l2arc_data_free_t, l2df_list_node));
5151 }
5152
5153 void
5154 l2arc_fini(void)
5155 {
5156         /*
5157          * This is called from dmu_fini(), which is called from spa_fini();
5158          * Because of this, we can assume that all l2arc devices have
5159          * already been removed when the pools themselves were removed.
5160          */
5161
5162         l2arc_do_free_on_write();
5163
5164         mutex_destroy(&l2arc_feed_thr_lock);
5165         cv_destroy(&l2arc_feed_thr_cv);
5166         mutex_destroy(&l2arc_dev_mtx);
5167         mutex_destroy(&l2arc_buflist_mtx);
5168         mutex_destroy(&l2arc_free_on_write_mtx);
5169
5170         list_destroy(l2arc_dev_list);
5171         list_destroy(l2arc_free_on_write);
5172 }
5173
5174 void
5175 l2arc_start(void)
5176 {
5177         if (!(spa_mode_global & FWRITE))
5178                 return;
5179
5180         (void) thread_create(NULL, 0, l2arc_feed_thread, NULL, 0, &p0,
5181             TS_RUN, minclsyspri);
5182 }
5183
5184 void
5185 l2arc_stop(void)
5186 {
5187         if (!(spa_mode_global & FWRITE))
5188                 return;
5189
5190         mutex_enter(&l2arc_feed_thr_lock);
5191         cv_signal(&l2arc_feed_thr_cv);  /* kick thread out of startup */
5192         l2arc_thread_exit = 1;
5193         while (l2arc_thread_exit != 0)
5194                 cv_wait(&l2arc_feed_thr_cv, &l2arc_feed_thr_lock);
5195         mutex_exit(&l2arc_feed_thr_lock);
5196 }