]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/arc.c
MFC r270759:
[FreeBSD/stable/10.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 (c) 2011, 2014 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2014 by Saso Kiselkov. All rights reserved.
25  * Copyright 2014 Nexenta Systems, Inc.  All rights reserved.
26  */
27
28 /*
29  * DVA-based Adjustable Replacement Cache
30  *
31  * While much of the theory of operation used here is
32  * based on the self-tuning, low overhead replacement cache
33  * presented by Megiddo and Modha at FAST 2003, there are some
34  * significant differences:
35  *
36  * 1. The Megiddo and Modha model assumes any page is evictable.
37  * Pages in its cache cannot be "locked" into memory.  This makes
38  * the eviction algorithm simple: evict the last page in the list.
39  * This also make the performance characteristics easy to reason
40  * about.  Our cache is not so simple.  At any given moment, some
41  * subset of the blocks in the cache are un-evictable because we
42  * have handed out a reference to them.  Blocks are only evictable
43  * when there are no external references active.  This makes
44  * eviction far more problematic:  we choose to evict the evictable
45  * blocks that are the "lowest" in the list.
46  *
47  * There are times when it is not possible to evict the requested
48  * space.  In these circumstances we are unable to adjust the cache
49  * size.  To prevent the cache growing unbounded at these times we
50  * implement a "cache throttle" that slows the flow of new data
51  * into the cache until we can make space available.
52  *
53  * 2. The Megiddo and Modha model assumes a fixed cache size.
54  * Pages are evicted when the cache is full and there is a cache
55  * miss.  Our model has a variable sized cache.  It grows with
56  * high use, but also tries to react to memory pressure from the
57  * operating system: decreasing its size when system memory is
58  * tight.
59  *
60  * 3. The Megiddo and Modha model assumes a fixed page size. All
61  * elements of the cache are therefore exactly the same size.  So
62  * when adjusting the cache size following a cache miss, its simply
63  * a matter of choosing a single page to evict.  In our model, we
64  * have variable sized cache blocks (rangeing from 512 bytes to
65  * 128K bytes).  We therefore choose a set of blocks to evict to make
66  * space for a cache miss that approximates as closely as possible
67  * the space used by the new block.
68  *
69  * See also:  "ARC: A Self-Tuning, Low Overhead Replacement Cache"
70  * by N. Megiddo & D. Modha, FAST 2003
71  */
72
73 /*
74  * The locking model:
75  *
76  * A new reference to a cache buffer can be obtained in two
77  * ways: 1) via a hash table lookup using the DVA as a key,
78  * or 2) via one of the ARC lists.  The arc_read() interface
79  * uses method 1, while the internal arc algorithms for
80  * adjusting the cache use method 2.  We therefore provide two
81  * types of locks: 1) the hash table lock array, and 2) the
82  * arc list locks.
83  *
84  * Buffers do not have their own mutexs, rather they rely on the
85  * hash table mutexs for the bulk of their protection (i.e. most
86  * fields in the arc_buf_hdr_t are protected by these mutexs).
87  *
88  * buf_hash_find() returns the appropriate mutex (held) when it
89  * locates the requested buffer in the hash table.  It returns
90  * NULL for the mutex if the buffer was not in the table.
91  *
92  * buf_hash_remove() expects the appropriate hash mutex to be
93  * already held before it is invoked.
94  *
95  * Each arc state also has a mutex which is used to protect the
96  * buffer list associated with the state.  When attempting to
97  * obtain a hash table lock while holding an arc list lock you
98  * must use: mutex_tryenter() to avoid deadlock.  Also note that
99  * the active state mutex must be held before the ghost state mutex.
100  *
101  * Arc buffers may have an associated eviction callback function.
102  * This function will be invoked prior to removing the buffer (e.g.
103  * in arc_do_user_evicts()).  Note however that the data associated
104  * with the buffer may be evicted prior to the callback.  The callback
105  * must be made with *no locks held* (to prevent deadlock).  Additionally,
106  * the users of callbacks must ensure that their private data is
107  * protected from simultaneous callbacks from arc_clear_callback()
108  * and arc_do_user_evicts().
109  *
110  * Note that the majority of the performance stats are manipulated
111  * with atomic operations.
112  *
113  * The L2ARC uses the l2arc_buflist_mtx global mutex for the following:
114  *
115  *      - L2ARC buflist creation
116  *      - L2ARC buflist eviction
117  *      - L2ARC write completion, which walks L2ARC buflists
118  *      - ARC header destruction, as it removes from L2ARC buflists
119  *      - ARC header release, as it removes from L2ARC buflists
120  */
121
122 #include <sys/spa.h>
123 #include <sys/zio.h>
124 #include <sys/zio_compress.h>
125 #include <sys/zfs_context.h>
126 #include <sys/arc.h>
127 #include <sys/refcount.h>
128 #include <sys/vdev.h>
129 #include <sys/vdev_impl.h>
130 #include <sys/dsl_pool.h>
131 #ifdef _KERNEL
132 #include <sys/dnlc.h>
133 #endif
134 #include <sys/callb.h>
135 #include <sys/kstat.h>
136 #include <sys/trim_map.h>
137 #include <zfs_fletcher.h>
138 #include <sys/sdt.h>
139
140 #include <vm/vm_pageout.h>
141 #include <machine/vmparam.h>
142
143 #ifdef illumos
144 #ifndef _KERNEL
145 /* set with ZFS_DEBUG=watch, to enable watchpoints on frozen buffers */
146 boolean_t arc_watch = B_FALSE;
147 int arc_procfd;
148 #endif
149 #endif /* illumos */
150
151 static kmutex_t         arc_reclaim_thr_lock;
152 static kcondvar_t       arc_reclaim_thr_cv;     /* used to signal reclaim thr */
153 static uint8_t          arc_thread_exit;
154
155 #define ARC_REDUCE_DNLC_PERCENT 3
156 uint_t arc_reduce_dnlc_percent = ARC_REDUCE_DNLC_PERCENT;
157
158 typedef enum arc_reclaim_strategy {
159         ARC_RECLAIM_AGGR,               /* Aggressive reclaim strategy */
160         ARC_RECLAIM_CONS                /* Conservative reclaim strategy */
161 } arc_reclaim_strategy_t;
162
163 /*
164  * The number of iterations through arc_evict_*() before we
165  * drop & reacquire the lock.
166  */
167 int arc_evict_iterations = 100;
168
169 /* number of seconds before growing cache again */
170 static int              arc_grow_retry = 60;
171
172 /* shift of arc_c for calculating both min and max arc_p */
173 static int              arc_p_min_shift = 4;
174
175 /* log2(fraction of arc to reclaim) */
176 static int              arc_shrink_shift = 5;
177
178 /*
179  * minimum lifespan of a prefetch block in clock ticks
180  * (initialized in arc_init())
181  */
182 static int              arc_min_prefetch_lifespan;
183
184 /*
185  * If this percent of memory is free, don't throttle.
186  */
187 int arc_lotsfree_percent = 10;
188
189 static int arc_dead;
190 extern int zfs_prefetch_disable;
191
192 /*
193  * The arc has filled available memory and has now warmed up.
194  */
195 static boolean_t arc_warm;
196
197 uint64_t zfs_arc_max;
198 uint64_t zfs_arc_min;
199 uint64_t zfs_arc_meta_limit = 0;
200 int zfs_arc_grow_retry = 0;
201 int zfs_arc_shrink_shift = 0;
202 int zfs_arc_p_min_shift = 0;
203 int zfs_disable_dup_eviction = 0;
204 uint64_t zfs_arc_average_blocksize = 8 * 1024; /* 8KB */
205 u_int zfs_arc_free_target = 0;
206
207 static int sysctl_vfs_zfs_arc_free_target(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
208
209 #ifdef _KERNEL
210 static void
211 arc_free_target_init(void *unused __unused)
212 {
213
214         zfs_arc_free_target = vm_pageout_wakeup_thresh;
215 }
216 SYSINIT(arc_free_target_init, SI_SUB_KTHREAD_PAGE, SI_ORDER_ANY,
217     arc_free_target_init, NULL);
218
219 TUNABLE_QUAD("vfs.zfs.arc_max", &zfs_arc_max);
220 TUNABLE_QUAD("vfs.zfs.arc_min", &zfs_arc_min);
221 TUNABLE_QUAD("vfs.zfs.arc_meta_limit", &zfs_arc_meta_limit);
222 TUNABLE_QUAD("vfs.zfs.arc_average_blocksize", &zfs_arc_average_blocksize);
223 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
224 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_max, CTLFLAG_RDTUN, &zfs_arc_max, 0,
225     "Maximum ARC size");
226 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_min, CTLFLAG_RDTUN, &zfs_arc_min, 0,
227     "Minimum ARC size");
228 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_average_blocksize, CTLFLAG_RDTUN,
229     &zfs_arc_average_blocksize, 0,
230     "ARC average blocksize");
231 /*
232  * We don't have a tunable for arc_free_target due to the dependency on
233  * pagedaemon initialisation.
234  */
235 SYSCTL_PROC(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_free_target,
236     CTLTYPE_UINT | CTLFLAG_MPSAFE | CTLFLAG_RW, 0, sizeof(u_int),
237     sysctl_vfs_zfs_arc_free_target, "IU",
238     "Desired number of free pages below which ARC triggers reclaim");
239
240 static int
241 sysctl_vfs_zfs_arc_free_target(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
242 {
243         u_int val;
244         int err;
245
246         val = zfs_arc_free_target;
247         err = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
248         if (err != 0 || req->newptr == NULL)
249                 return (err);
250
251         if (val < minfree)
252                 return (EINVAL);
253         if (val > cnt.v_page_count)
254                 return (EINVAL);
255
256         zfs_arc_free_target = val;
257
258         return (0);
259 }
260 #endif
261
262 /*
263  * Note that buffers can be in one of 6 states:
264  *      ARC_anon        - anonymous (discussed below)
265  *      ARC_mru         - recently used, currently cached
266  *      ARC_mru_ghost   - recentely used, no longer in cache
267  *      ARC_mfu         - frequently used, currently cached
268  *      ARC_mfu_ghost   - frequently used, no longer in cache
269  *      ARC_l2c_only    - exists in L2ARC but not other states
270  * When there are no active references to the buffer, they are
271  * are linked onto a list in one of these arc states.  These are
272  * the only buffers that can be evicted or deleted.  Within each
273  * state there are multiple lists, one for meta-data and one for
274  * non-meta-data.  Meta-data (indirect blocks, blocks of dnodes,
275  * etc.) is tracked separately so that it can be managed more
276  * explicitly: favored over data, limited explicitly.
277  *
278  * Anonymous buffers are buffers that are not associated with
279  * a DVA.  These are buffers that hold dirty block copies
280  * before they are written to stable storage.  By definition,
281  * they are "ref'd" and are considered part of arc_mru
282  * that cannot be freed.  Generally, they will aquire a DVA
283  * as they are written and migrate onto the arc_mru list.
284  *
285  * The ARC_l2c_only state is for buffers that are in the second
286  * level ARC but no longer in any of the ARC_m* lists.  The second
287  * level ARC itself may also contain buffers that are in any of
288  * the ARC_m* states - meaning that a buffer can exist in two
289  * places.  The reason for the ARC_l2c_only state is to keep the
290  * buffer header in the hash table, so that reads that hit the
291  * second level ARC benefit from these fast lookups.
292  */
293
294 #define ARCS_LOCK_PAD           CACHE_LINE_SIZE
295 struct arcs_lock {
296         kmutex_t        arcs_lock;
297 #ifdef _KERNEL
298         unsigned char   pad[(ARCS_LOCK_PAD - sizeof (kmutex_t))];
299 #endif
300 };
301
302 /*
303  * must be power of two for mask use to work
304  *
305  */
306 #define ARC_BUFC_NUMDATALISTS           16
307 #define ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS       16
308 #define ARC_BUFC_NUMLISTS       (ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS + ARC_BUFC_NUMDATALISTS)
309
310 typedef struct arc_state {
311         uint64_t arcs_lsize[ARC_BUFC_NUMTYPES]; /* amount of evictable data */
312         uint64_t arcs_size;     /* total amount of data in this state */
313         list_t  arcs_lists[ARC_BUFC_NUMLISTS]; /* list of evictable buffers */
314         struct arcs_lock arcs_locks[ARC_BUFC_NUMLISTS] __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
315 } arc_state_t;
316
317 #define ARCS_LOCK(s, i) (&((s)->arcs_locks[(i)].arcs_lock))
318
319 /* The 6 states: */
320 static arc_state_t ARC_anon;
321 static arc_state_t ARC_mru;
322 static arc_state_t ARC_mru_ghost;
323 static arc_state_t ARC_mfu;
324 static arc_state_t ARC_mfu_ghost;
325 static arc_state_t ARC_l2c_only;
326
327 typedef struct arc_stats {
328         kstat_named_t arcstat_hits;
329         kstat_named_t arcstat_misses;
330         kstat_named_t arcstat_demand_data_hits;
331         kstat_named_t arcstat_demand_data_misses;
332         kstat_named_t arcstat_demand_metadata_hits;
333         kstat_named_t arcstat_demand_metadata_misses;
334         kstat_named_t arcstat_prefetch_data_hits;
335         kstat_named_t arcstat_prefetch_data_misses;
336         kstat_named_t arcstat_prefetch_metadata_hits;
337         kstat_named_t arcstat_prefetch_metadata_misses;
338         kstat_named_t arcstat_mru_hits;
339         kstat_named_t arcstat_mru_ghost_hits;
340         kstat_named_t arcstat_mfu_hits;
341         kstat_named_t arcstat_mfu_ghost_hits;
342         kstat_named_t arcstat_allocated;
343         kstat_named_t arcstat_deleted;
344         kstat_named_t arcstat_stolen;
345         kstat_named_t arcstat_recycle_miss;
346         /*
347          * Number of buffers that could not be evicted because the hash lock
348          * was held by another thread.  The lock may not necessarily be held
349          * by something using the same buffer, since hash locks are shared
350          * by multiple buffers.
351          */
352         kstat_named_t arcstat_mutex_miss;
353         /*
354          * Number of buffers skipped because they have I/O in progress, are
355          * indrect prefetch buffers that have not lived long enough, or are
356          * not from the spa we're trying to evict from.
357          */
358         kstat_named_t arcstat_evict_skip;
359         kstat_named_t arcstat_evict_l2_cached;
360         kstat_named_t arcstat_evict_l2_eligible;
361         kstat_named_t arcstat_evict_l2_ineligible;
362         kstat_named_t arcstat_hash_elements;
363         kstat_named_t arcstat_hash_elements_max;
364         kstat_named_t arcstat_hash_collisions;
365         kstat_named_t arcstat_hash_chains;
366         kstat_named_t arcstat_hash_chain_max;
367         kstat_named_t arcstat_p;
368         kstat_named_t arcstat_c;
369         kstat_named_t arcstat_c_min;
370         kstat_named_t arcstat_c_max;
371         kstat_named_t arcstat_size;
372         kstat_named_t arcstat_hdr_size;
373         kstat_named_t arcstat_data_size;
374         kstat_named_t arcstat_other_size;
375         kstat_named_t arcstat_l2_hits;
376         kstat_named_t arcstat_l2_misses;
377         kstat_named_t arcstat_l2_feeds;
378         kstat_named_t arcstat_l2_rw_clash;
379         kstat_named_t arcstat_l2_read_bytes;
380         kstat_named_t arcstat_l2_write_bytes;
381         kstat_named_t arcstat_l2_writes_sent;
382         kstat_named_t arcstat_l2_writes_done;
383         kstat_named_t arcstat_l2_writes_error;
384         kstat_named_t arcstat_l2_writes_hdr_miss;
385         kstat_named_t arcstat_l2_evict_lock_retry;
386         kstat_named_t arcstat_l2_evict_reading;
387         kstat_named_t arcstat_l2_free_on_write;
388         kstat_named_t arcstat_l2_abort_lowmem;
389         kstat_named_t arcstat_l2_cksum_bad;
390         kstat_named_t arcstat_l2_io_error;
391         kstat_named_t arcstat_l2_size;
392         kstat_named_t arcstat_l2_asize;
393         kstat_named_t arcstat_l2_hdr_size;
394         kstat_named_t arcstat_l2_compress_successes;
395         kstat_named_t arcstat_l2_compress_zeros;
396         kstat_named_t arcstat_l2_compress_failures;
397         kstat_named_t arcstat_l2_write_trylock_fail;
398         kstat_named_t arcstat_l2_write_passed_headroom;
399         kstat_named_t arcstat_l2_write_spa_mismatch;
400         kstat_named_t arcstat_l2_write_in_l2;
401         kstat_named_t arcstat_l2_write_hdr_io_in_progress;
402         kstat_named_t arcstat_l2_write_not_cacheable;
403         kstat_named_t arcstat_l2_write_full;
404         kstat_named_t arcstat_l2_write_buffer_iter;
405         kstat_named_t arcstat_l2_write_pios;
406         kstat_named_t arcstat_l2_write_buffer_bytes_scanned;
407         kstat_named_t arcstat_l2_write_buffer_list_iter;
408         kstat_named_t arcstat_l2_write_buffer_list_null_iter;
409         kstat_named_t arcstat_memory_throttle_count;
410         kstat_named_t arcstat_duplicate_buffers;
411         kstat_named_t arcstat_duplicate_buffers_size;
412         kstat_named_t arcstat_duplicate_reads;
413 } arc_stats_t;
414
415 static arc_stats_t arc_stats = {
416         { "hits",                       KSTAT_DATA_UINT64 },
417         { "misses",                     KSTAT_DATA_UINT64 },
418         { "demand_data_hits",           KSTAT_DATA_UINT64 },
419         { "demand_data_misses",         KSTAT_DATA_UINT64 },
420         { "demand_metadata_hits",       KSTAT_DATA_UINT64 },
421         { "demand_metadata_misses",     KSTAT_DATA_UINT64 },
422         { "prefetch_data_hits",         KSTAT_DATA_UINT64 },
423         { "prefetch_data_misses",       KSTAT_DATA_UINT64 },
424         { "prefetch_metadata_hits",     KSTAT_DATA_UINT64 },
425         { "prefetch_metadata_misses",   KSTAT_DATA_UINT64 },
426         { "mru_hits",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
427         { "mru_ghost_hits",             KSTAT_DATA_UINT64 },
428         { "mfu_hits",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
429         { "mfu_ghost_hits",             KSTAT_DATA_UINT64 },
430         { "allocated",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
431         { "deleted",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
432         { "stolen",                     KSTAT_DATA_UINT64 },
433         { "recycle_miss",               KSTAT_DATA_UINT64 },
434         { "mutex_miss",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
435         { "evict_skip",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
436         { "evict_l2_cached",            KSTAT_DATA_UINT64 },
437         { "evict_l2_eligible",          KSTAT_DATA_UINT64 },
438         { "evict_l2_ineligible",        KSTAT_DATA_UINT64 },
439         { "hash_elements",              KSTAT_DATA_UINT64 },
440         { "hash_elements_max",          KSTAT_DATA_UINT64 },
441         { "hash_collisions",            KSTAT_DATA_UINT64 },
442         { "hash_chains",                KSTAT_DATA_UINT64 },
443         { "hash_chain_max",             KSTAT_DATA_UINT64 },
444         { "p",                          KSTAT_DATA_UINT64 },
445         { "c",                          KSTAT_DATA_UINT64 },
446         { "c_min",                      KSTAT_DATA_UINT64 },
447         { "c_max",                      KSTAT_DATA_UINT64 },
448         { "size",                       KSTAT_DATA_UINT64 },
449         { "hdr_size",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
450         { "data_size",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
451         { "other_size",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
452         { "l2_hits",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
453         { "l2_misses",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
454         { "l2_feeds",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
455         { "l2_rw_clash",                KSTAT_DATA_UINT64 },
456         { "l2_read_bytes",              KSTAT_DATA_UINT64 },
457         { "l2_write_bytes",             KSTAT_DATA_UINT64 },
458         { "l2_writes_sent",             KSTAT_DATA_UINT64 },
459         { "l2_writes_done",             KSTAT_DATA_UINT64 },
460         { "l2_writes_error",            KSTAT_DATA_UINT64 },
461         { "l2_writes_hdr_miss",         KSTAT_DATA_UINT64 },
462         { "l2_evict_lock_retry",        KSTAT_DATA_UINT64 },
463         { "l2_evict_reading",           KSTAT_DATA_UINT64 },
464         { "l2_free_on_write",           KSTAT_DATA_UINT64 },
465         { "l2_abort_lowmem",            KSTAT_DATA_UINT64 },
466         { "l2_cksum_bad",               KSTAT_DATA_UINT64 },
467         { "l2_io_error",                KSTAT_DATA_UINT64 },
468         { "l2_size",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
469         { "l2_asize",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
470         { "l2_hdr_size",                KSTAT_DATA_UINT64 },
471         { "l2_compress_successes",      KSTAT_DATA_UINT64 },
472         { "l2_compress_zeros",          KSTAT_DATA_UINT64 },
473         { "l2_compress_failures",       KSTAT_DATA_UINT64 },
474         { "l2_write_trylock_fail",      KSTAT_DATA_UINT64 },
475         { "l2_write_passed_headroom",   KSTAT_DATA_UINT64 },
476         { "l2_write_spa_mismatch",      KSTAT_DATA_UINT64 },
477         { "l2_write_in_l2",             KSTAT_DATA_UINT64 },
478         { "l2_write_io_in_progress",    KSTAT_DATA_UINT64 },
479         { "l2_write_not_cacheable",     KSTAT_DATA_UINT64 },
480         { "l2_write_full",              KSTAT_DATA_UINT64 },
481         { "l2_write_buffer_iter",       KSTAT_DATA_UINT64 },
482         { "l2_write_pios",              KSTAT_DATA_UINT64 },
483         { "l2_write_buffer_bytes_scanned", KSTAT_DATA_UINT64 },
484         { "l2_write_buffer_list_iter",  KSTAT_DATA_UINT64 },
485         { "l2_write_buffer_list_null_iter", KSTAT_DATA_UINT64 },
486         { "memory_throttle_count",      KSTAT_DATA_UINT64 },
487         { "duplicate_buffers",          KSTAT_DATA_UINT64 },
488         { "duplicate_buffers_size",     KSTAT_DATA_UINT64 },
489         { "duplicate_reads",            KSTAT_DATA_UINT64 }
490 };
491
492 #define ARCSTAT(stat)   (arc_stats.stat.value.ui64)
493
494 #define ARCSTAT_INCR(stat, val) \
495         atomic_add_64(&arc_stats.stat.value.ui64, (val))
496
497 #define ARCSTAT_BUMP(stat)      ARCSTAT_INCR(stat, 1)
498 #define ARCSTAT_BUMPDOWN(stat)  ARCSTAT_INCR(stat, -1)
499
500 #define ARCSTAT_MAX(stat, val) {                                        \
501         uint64_t m;                                                     \
502         while ((val) > (m = arc_stats.stat.value.ui64) &&               \
503             (m != atomic_cas_64(&arc_stats.stat.value.ui64, m, (val)))) \
504                 continue;                                               \
505 }
506
507 #define ARCSTAT_MAXSTAT(stat) \
508         ARCSTAT_MAX(stat##_max, arc_stats.stat.value.ui64)
509
510 /*
511  * We define a macro to allow ARC hits/misses to be easily broken down by
512  * two separate conditions, giving a total of four different subtypes for
513  * each of hits and misses (so eight statistics total).
514  */
515 #define ARCSTAT_CONDSTAT(cond1, stat1, notstat1, cond2, stat2, notstat2, stat) \
516         if (cond1) {                                                    \
517                 if (cond2) {                                            \
518                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##stat1##_##stat2##_##stat); \
519                 } else {                                                \
520                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##stat1##_##notstat2##_##stat); \
521                 }                                                       \
522         } else {                                                        \
523                 if (cond2) {                                            \
524                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##notstat1##_##stat2##_##stat); \
525                 } else {                                                \
526                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##notstat1##_##notstat2##_##stat);\
527                 }                                                       \
528         }
529
530 kstat_t                 *arc_ksp;
531 static arc_state_t      *arc_anon;
532 static arc_state_t      *arc_mru;
533 static arc_state_t      *arc_mru_ghost;
534 static arc_state_t      *arc_mfu;
535 static arc_state_t      *arc_mfu_ghost;
536 static arc_state_t      *arc_l2c_only;
537
538 /*
539  * There are several ARC variables that are critical to export as kstats --
540  * but we don't want to have to grovel around in the kstat whenever we wish to
541  * manipulate them.  For these variables, we therefore define them to be in
542  * terms of the statistic variable.  This assures that we are not introducing
543  * the possibility of inconsistency by having shadow copies of the variables,
544  * while still allowing the code to be readable.
545  */
546 #define arc_size        ARCSTAT(arcstat_size)   /* actual total arc size */
547 #define arc_p           ARCSTAT(arcstat_p)      /* target size of MRU */
548 #define arc_c           ARCSTAT(arcstat_c)      /* target size of cache */
549 #define arc_c_min       ARCSTAT(arcstat_c_min)  /* min target cache size */
550 #define arc_c_max       ARCSTAT(arcstat_c_max)  /* max target cache size */
551
552 #define L2ARC_IS_VALID_COMPRESS(_c_) \
553         ((_c_) == ZIO_COMPRESS_LZ4 || (_c_) == ZIO_COMPRESS_EMPTY)
554
555 static int              arc_no_grow;    /* Don't try to grow cache size */
556 static uint64_t         arc_tempreserve;
557 static uint64_t         arc_loaned_bytes;
558 static uint64_t         arc_meta_used;
559 static uint64_t         arc_meta_limit;
560 static uint64_t         arc_meta_max = 0;
561 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_meta_used, CTLFLAG_RD, &arc_meta_used, 0,
562     "ARC metadata used");
563 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_meta_limit, CTLFLAG_RW, &arc_meta_limit, 0,
564     "ARC metadata limit");
565
566 typedef struct l2arc_buf_hdr l2arc_buf_hdr_t;
567
568 typedef struct arc_callback arc_callback_t;
569
570 struct arc_callback {
571         void                    *acb_private;
572         arc_done_func_t         *acb_done;
573         arc_buf_t               *acb_buf;
574         zio_t                   *acb_zio_dummy;
575         arc_callback_t          *acb_next;
576 };
577
578 typedef struct arc_write_callback arc_write_callback_t;
579
580 struct arc_write_callback {
581         void            *awcb_private;
582         arc_done_func_t *awcb_ready;
583         arc_done_func_t *awcb_physdone;
584         arc_done_func_t *awcb_done;
585         arc_buf_t       *awcb_buf;
586 };
587
588 struct arc_buf_hdr {
589         /* protected by hash lock */
590         dva_t                   b_dva;
591         uint64_t                b_birth;
592         uint64_t                b_cksum0;
593
594         kmutex_t                b_freeze_lock;
595         zio_cksum_t             *b_freeze_cksum;
596         void                    *b_thawed;
597
598         arc_buf_hdr_t           *b_hash_next;
599         arc_buf_t               *b_buf;
600         uint32_t                b_flags;
601         uint32_t                b_datacnt;
602
603         arc_callback_t          *b_acb;
604         kcondvar_t              b_cv;
605
606         /* immutable */
607         arc_buf_contents_t      b_type;
608         uint64_t                b_size;
609         uint64_t                b_spa;
610
611         /* protected by arc state mutex */
612         arc_state_t             *b_state;
613         list_node_t             b_arc_node;
614
615         /* updated atomically */
616         clock_t                 b_arc_access;
617
618         /* self protecting */
619         refcount_t              b_refcnt;
620
621         l2arc_buf_hdr_t         *b_l2hdr;
622         list_node_t             b_l2node;
623 };
624
625 static arc_buf_t *arc_eviction_list;
626 static kmutex_t arc_eviction_mtx;
627 static arc_buf_hdr_t arc_eviction_hdr;
628 static void arc_get_data_buf(arc_buf_t *buf);
629 static void arc_access(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t *hash_lock);
630 static int arc_evict_needed(arc_buf_contents_t type);
631 static void arc_evict_ghost(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes);
632 #ifdef illumos
633 static void arc_buf_watch(arc_buf_t *buf);
634 #endif /* illumos */
635
636 static boolean_t l2arc_write_eligible(uint64_t spa_guid, arc_buf_hdr_t *ab);
637
638 #define GHOST_STATE(state)      \
639         ((state) == arc_mru_ghost || (state) == arc_mfu_ghost ||        \
640         (state) == arc_l2c_only)
641
642 /*
643  * Private ARC flags.  These flags are private ARC only flags that will show up
644  * in b_flags in the arc_hdr_buf_t.  Some flags are publicly declared, and can
645  * be passed in as arc_flags in things like arc_read.  However, these flags
646  * should never be passed and should only be set by ARC code.  When adding new
647  * public flags, make sure not to smash the private ones.
648  */
649
650 #define ARC_IN_HASH_TABLE       (1 << 9)        /* this buffer is hashed */
651 #define ARC_IO_IN_PROGRESS      (1 << 10)       /* I/O in progress for buf */
652 #define ARC_IO_ERROR            (1 << 11)       /* I/O failed for buf */
653 #define ARC_FREED_IN_READ       (1 << 12)       /* buf freed while in read */
654 #define ARC_BUF_AVAILABLE       (1 << 13)       /* block not in active use */
655 #define ARC_INDIRECT            (1 << 14)       /* this is an indirect block */
656 #define ARC_FREE_IN_PROGRESS    (1 << 15)       /* hdr about to be freed */
657 #define ARC_L2_WRITING          (1 << 16)       /* L2ARC write in progress */
658 #define ARC_L2_EVICTED          (1 << 17)       /* evicted during I/O */
659 #define ARC_L2_WRITE_HEAD       (1 << 18)       /* head of write list */
660
661 #define HDR_IN_HASH_TABLE(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_IN_HASH_TABLE)
662 #define HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr) ((hdr)->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS)
663 #define HDR_IO_ERROR(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_IO_ERROR)
664 #define HDR_PREFETCH(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_PREFETCH)
665 #define HDR_FREED_IN_READ(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_FREED_IN_READ)
666 #define HDR_BUF_AVAILABLE(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_BUF_AVAILABLE)
667 #define HDR_FREE_IN_PROGRESS(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_FREE_IN_PROGRESS)
668 #define HDR_L2CACHE(hdr)        ((hdr)->b_flags & ARC_L2CACHE)
669 #define HDR_L2_READING(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS && \
670                                     (hdr)->b_l2hdr != NULL)
671 #define HDR_L2_WRITING(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_L2_WRITING)
672 #define HDR_L2_EVICTED(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_L2_EVICTED)
673 #define HDR_L2_WRITE_HEAD(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_L2_WRITE_HEAD)
674
675 /*
676  * Other sizes
677  */
678
679 #define HDR_SIZE ((int64_t)sizeof (arc_buf_hdr_t))
680 #define L2HDR_SIZE ((int64_t)sizeof (l2arc_buf_hdr_t))
681
682 /*
683  * Hash table routines
684  */
685
686 #define HT_LOCK_PAD     CACHE_LINE_SIZE
687
688 struct ht_lock {
689         kmutex_t        ht_lock;
690 #ifdef _KERNEL
691         unsigned char   pad[(HT_LOCK_PAD - sizeof (kmutex_t))];
692 #endif
693 };
694
695 #define BUF_LOCKS 256
696 typedef struct buf_hash_table {
697         uint64_t ht_mask;
698         arc_buf_hdr_t **ht_table;
699         struct ht_lock ht_locks[BUF_LOCKS] __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
700 } buf_hash_table_t;
701
702 static buf_hash_table_t buf_hash_table;
703
704 #define BUF_HASH_INDEX(spa, dva, birth) \
705         (buf_hash(spa, dva, birth) & buf_hash_table.ht_mask)
706 #define BUF_HASH_LOCK_NTRY(idx) (buf_hash_table.ht_locks[idx & (BUF_LOCKS-1)])
707 #define BUF_HASH_LOCK(idx)      (&(BUF_HASH_LOCK_NTRY(idx).ht_lock))
708 #define HDR_LOCK(hdr) \
709         (BUF_HASH_LOCK(BUF_HASH_INDEX(hdr->b_spa, &hdr->b_dva, hdr->b_birth)))
710
711 uint64_t zfs_crc64_table[256];
712
713 /*
714  * Level 2 ARC
715  */
716
717 #define L2ARC_WRITE_SIZE        (8 * 1024 * 1024)       /* initial write max */
718 #define L2ARC_HEADROOM          2                       /* num of writes */
719 /*
720  * If we discover during ARC scan any buffers to be compressed, we boost
721  * our headroom for the next scanning cycle by this percentage multiple.
722  */
723 #define L2ARC_HEADROOM_BOOST    200
724 #define L2ARC_FEED_SECS         1               /* caching interval secs */
725 #define L2ARC_FEED_MIN_MS       200             /* min caching interval ms */
726
727 #define l2arc_writes_sent       ARCSTAT(arcstat_l2_writes_sent)
728 #define l2arc_writes_done       ARCSTAT(arcstat_l2_writes_done)
729
730 /* L2ARC Performance Tunables */
731 uint64_t l2arc_write_max = L2ARC_WRITE_SIZE;    /* default max write size */
732 uint64_t l2arc_write_boost = L2ARC_WRITE_SIZE;  /* extra write during warmup */
733 uint64_t l2arc_headroom = L2ARC_HEADROOM;       /* number of dev writes */
734 uint64_t l2arc_headroom_boost = L2ARC_HEADROOM_BOOST;
735 uint64_t l2arc_feed_secs = L2ARC_FEED_SECS;     /* interval seconds */
736 uint64_t l2arc_feed_min_ms = L2ARC_FEED_MIN_MS; /* min interval milliseconds */
737 boolean_t l2arc_noprefetch = B_TRUE;            /* don't cache prefetch bufs */
738 boolean_t l2arc_feed_again = B_TRUE;            /* turbo warmup */
739 boolean_t l2arc_norw = B_TRUE;                  /* no reads during writes */
740
741 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_write_max, CTLFLAG_RW,
742     &l2arc_write_max, 0, "max write size");
743 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_write_boost, CTLFLAG_RW,
744     &l2arc_write_boost, 0, "extra write during warmup");
745 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_headroom, CTLFLAG_RW,
746     &l2arc_headroom, 0, "number of dev writes");
747 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_feed_secs, CTLFLAG_RW,
748     &l2arc_feed_secs, 0, "interval seconds");
749 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_feed_min_ms, CTLFLAG_RW,
750     &l2arc_feed_min_ms, 0, "min interval milliseconds");
751
752 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_noprefetch, CTLFLAG_RW,
753     &l2arc_noprefetch, 0, "don't cache prefetch bufs");
754 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_feed_again, CTLFLAG_RW,
755     &l2arc_feed_again, 0, "turbo warmup");
756 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_norw, CTLFLAG_RW,
757     &l2arc_norw, 0, "no reads during writes");
758
759 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, anon_size, CTLFLAG_RD,
760     &ARC_anon.arcs_size, 0, "size of anonymous state");
761 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, anon_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
762     &ARC_anon.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0, "size of anonymous state");
763 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, anon_data_lsize, CTLFLAG_RD,
764     &ARC_anon.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0, "size of anonymous state");
765
766 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_size, CTLFLAG_RD,
767     &ARC_mru.arcs_size, 0, "size of mru state");
768 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
769     &ARC_mru.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0, "size of metadata in mru state");
770 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_data_lsize, CTLFLAG_RD,
771     &ARC_mru.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0, "size of data in mru state");
772
773 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_ghost_size, CTLFLAG_RD,
774     &ARC_mru_ghost.arcs_size, 0, "size of mru ghost state");
775 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_ghost_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
776     &ARC_mru_ghost.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0,
777     "size of metadata in mru ghost state");
778 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_ghost_data_lsize, CTLFLAG_RD,
779     &ARC_mru_ghost.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0,
780     "size of data in mru ghost state");
781
782 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_size, CTLFLAG_RD,
783     &ARC_mfu.arcs_size, 0, "size of mfu state");
784 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
785     &ARC_mfu.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0, "size of metadata in mfu state");
786 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_data_lsize, CTLFLAG_RD,
787     &ARC_mfu.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0, "size of data in mfu state");
788
789 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_ghost_size, CTLFLAG_RD,
790     &ARC_mfu_ghost.arcs_size, 0, "size of mfu ghost state");
791 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_ghost_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
792     &ARC_mfu_ghost.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0,
793     "size of metadata in mfu ghost state");
794 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_ghost_data_lsize, CTLFLAG_RD,
795     &ARC_mfu_ghost.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0,
796     "size of data in mfu ghost state");
797
798 SYSCTL_UQUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2c_only_size, CTLFLAG_RD,
799     &ARC_l2c_only.arcs_size, 0, "size of mru state");
800
801 /*
802  * L2ARC Internals
803  */
804 typedef struct l2arc_dev {
805         vdev_t                  *l2ad_vdev;     /* vdev */
806         spa_t                   *l2ad_spa;      /* spa */
807         uint64_t                l2ad_hand;      /* next write location */
808         uint64_t                l2ad_start;     /* first addr on device */
809         uint64_t                l2ad_end;       /* last addr on device */
810         uint64_t                l2ad_evict;     /* last addr eviction reached */
811         boolean_t               l2ad_first;     /* first sweep through */
812         boolean_t               l2ad_writing;   /* currently writing */
813         list_t                  *l2ad_buflist;  /* buffer list */
814         list_node_t             l2ad_node;      /* device list node */
815 } l2arc_dev_t;
816
817 static list_t L2ARC_dev_list;                   /* device list */
818 static list_t *l2arc_dev_list;                  /* device list pointer */
819 static kmutex_t l2arc_dev_mtx;                  /* device list mutex */
820 static l2arc_dev_t *l2arc_dev_last;             /* last device used */
821 static kmutex_t l2arc_buflist_mtx;              /* mutex for all buflists */
822 static list_t L2ARC_free_on_write;              /* free after write buf list */
823 static list_t *l2arc_free_on_write;             /* free after write list ptr */
824 static kmutex_t l2arc_free_on_write_mtx;        /* mutex for list */
825 static uint64_t l2arc_ndev;                     /* number of devices */
826
827 typedef struct l2arc_read_callback {
828         arc_buf_t               *l2rcb_buf;             /* read buffer */
829         spa_t                   *l2rcb_spa;             /* spa */
830         blkptr_t                l2rcb_bp;               /* original blkptr */
831         zbookmark_phys_t        l2rcb_zb;               /* original bookmark */
832         int                     l2rcb_flags;            /* original flags */
833         enum zio_compress       l2rcb_compress;         /* applied compress */
834 } l2arc_read_callback_t;
835
836 typedef struct l2arc_write_callback {
837         l2arc_dev_t     *l2wcb_dev;             /* device info */
838         arc_buf_hdr_t   *l2wcb_head;            /* head of write buflist */
839 } l2arc_write_callback_t;
840
841 struct l2arc_buf_hdr {
842         /* protected by arc_buf_hdr  mutex */
843         l2arc_dev_t             *b_dev;         /* L2ARC device */
844         uint64_t                b_daddr;        /* disk address, offset byte */
845         /* compression applied to buffer data */
846         enum zio_compress       b_compress;
847         /* real alloc'd buffer size depending on b_compress applied */
848         int                     b_asize;
849         /* temporary buffer holder for in-flight compressed data */
850         void                    *b_tmp_cdata;
851 };
852
853 typedef struct l2arc_data_free {
854         /* protected by l2arc_free_on_write_mtx */
855         void            *l2df_data;
856         size_t          l2df_size;
857         void            (*l2df_func)(void *, size_t);
858         list_node_t     l2df_list_node;
859 } l2arc_data_free_t;
860
861 static kmutex_t l2arc_feed_thr_lock;
862 static kcondvar_t l2arc_feed_thr_cv;
863 static uint8_t l2arc_thread_exit;
864
865 static void l2arc_read_done(zio_t *zio);
866 static void l2arc_hdr_stat_add(void);
867 static void l2arc_hdr_stat_remove(void);
868
869 static boolean_t l2arc_compress_buf(l2arc_buf_hdr_t *l2hdr);
870 static void l2arc_decompress_zio(zio_t *zio, arc_buf_hdr_t *hdr,
871     enum zio_compress c);
872 static void l2arc_release_cdata_buf(arc_buf_hdr_t *ab);
873
874 static uint64_t
875 buf_hash(uint64_t spa, const dva_t *dva, uint64_t birth)
876 {
877         uint8_t *vdva = (uint8_t *)dva;
878         uint64_t crc = -1ULL;
879         int i;
880
881         ASSERT(zfs_crc64_table[128] == ZFS_CRC64_POLY);
882
883         for (i = 0; i < sizeof (dva_t); i++)
884                 crc = (crc >> 8) ^ zfs_crc64_table[(crc ^ vdva[i]) & 0xFF];
885
886         crc ^= (spa>>8) ^ birth;
887
888         return (crc);
889 }
890
891 #define BUF_EMPTY(buf)                                          \
892         ((buf)->b_dva.dva_word[0] == 0 &&                       \
893         (buf)->b_dva.dva_word[1] == 0 &&                        \
894         (buf)->b_cksum0 == 0)
895
896 #define BUF_EQUAL(spa, dva, birth, buf)                         \
897         ((buf)->b_dva.dva_word[0] == (dva)->dva_word[0]) &&     \
898         ((buf)->b_dva.dva_word[1] == (dva)->dva_word[1]) &&     \
899         ((buf)->b_birth == birth) && ((buf)->b_spa == spa)
900
901 static void
902 buf_discard_identity(arc_buf_hdr_t *hdr)
903 {
904         hdr->b_dva.dva_word[0] = 0;
905         hdr->b_dva.dva_word[1] = 0;
906         hdr->b_birth = 0;
907         hdr->b_cksum0 = 0;
908 }
909
910 static arc_buf_hdr_t *
911 buf_hash_find(uint64_t spa, const blkptr_t *bp, kmutex_t **lockp)
912 {
913         const dva_t *dva = BP_IDENTITY(bp);
914         uint64_t birth = BP_PHYSICAL_BIRTH(bp);
915         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(spa, dva, birth);
916         kmutex_t *hash_lock = BUF_HASH_LOCK(idx);
917         arc_buf_hdr_t *buf;
918
919         mutex_enter(hash_lock);
920         for (buf = buf_hash_table.ht_table[idx]; buf != NULL;
921             buf = buf->b_hash_next) {
922                 if (BUF_EQUAL(spa, dva, birth, buf)) {
923                         *lockp = hash_lock;
924                         return (buf);
925                 }
926         }
927         mutex_exit(hash_lock);
928         *lockp = NULL;
929         return (NULL);
930 }
931
932 /*
933  * Insert an entry into the hash table.  If there is already an element
934  * equal to elem in the hash table, then the already existing element
935  * will be returned and the new element will not be inserted.
936  * Otherwise returns NULL.
937  */
938 static arc_buf_hdr_t *
939 buf_hash_insert(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t **lockp)
940 {
941         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth);
942         kmutex_t *hash_lock = BUF_HASH_LOCK(idx);
943         arc_buf_hdr_t *fbuf;
944         uint32_t i;
945
946         ASSERT(!DVA_IS_EMPTY(&buf->b_dva));
947         ASSERT(buf->b_birth != 0);
948         ASSERT(!HDR_IN_HASH_TABLE(buf));
949         *lockp = hash_lock;
950         mutex_enter(hash_lock);
951         for (fbuf = buf_hash_table.ht_table[idx], i = 0; fbuf != NULL;
952             fbuf = fbuf->b_hash_next, i++) {
953                 if (BUF_EQUAL(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth, fbuf))
954                         return (fbuf);
955         }
956
957         buf->b_hash_next = buf_hash_table.ht_table[idx];
958         buf_hash_table.ht_table[idx] = buf;
959         buf->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
960
961         /* collect some hash table performance data */
962         if (i > 0) {
963                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_collisions);
964                 if (i == 1)
965                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_chains);
966
967                 ARCSTAT_MAX(arcstat_hash_chain_max, i);
968         }
969
970         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_elements);
971         ARCSTAT_MAXSTAT(arcstat_hash_elements);
972
973         return (NULL);
974 }
975
976 static void
977 buf_hash_remove(arc_buf_hdr_t *buf)
978 {
979         arc_buf_hdr_t *fbuf, **bufp;
980         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth);
981
982         ASSERT(MUTEX_HELD(BUF_HASH_LOCK(idx)));
983         ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(buf));
984
985         bufp = &buf_hash_table.ht_table[idx];
986         while ((fbuf = *bufp) != buf) {
987                 ASSERT(fbuf != NULL);
988                 bufp = &fbuf->b_hash_next;
989         }
990         *bufp = buf->b_hash_next;
991         buf->b_hash_next = NULL;
992         buf->b_flags &= ~ARC_IN_HASH_TABLE;
993
994         /* collect some hash table performance data */
995         ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_hash_elements);
996
997         if (buf_hash_table.ht_table[idx] &&
998             buf_hash_table.ht_table[idx]->b_hash_next == NULL)
999                 ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_hash_chains);
1000 }
1001
1002 /*
1003  * Global data structures and functions for the buf kmem cache.
1004  */
1005 static kmem_cache_t *hdr_cache;
1006 static kmem_cache_t *buf_cache;
1007
1008 static void
1009 buf_fini(void)
1010 {
1011         int i;
1012
1013         kmem_free(buf_hash_table.ht_table,
1014             (buf_hash_table.ht_mask + 1) * sizeof (void *));
1015         for (i = 0; i < BUF_LOCKS; i++)
1016                 mutex_destroy(&buf_hash_table.ht_locks[i].ht_lock);
1017         kmem_cache_destroy(hdr_cache);
1018         kmem_cache_destroy(buf_cache);
1019 }
1020
1021 /*
1022  * Constructor callback - called when the cache is empty
1023  * and a new buf is requested.
1024  */
1025 /* ARGSUSED */
1026 static int
1027 hdr_cons(void *vbuf, void *unused, int kmflag)
1028 {
1029         arc_buf_hdr_t *buf = vbuf;
1030
1031         bzero(buf, sizeof (arc_buf_hdr_t));
1032         refcount_create(&buf->b_refcnt);
1033         cv_init(&buf->b_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
1034         mutex_init(&buf->b_freeze_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
1035         arc_space_consume(sizeof (arc_buf_hdr_t), ARC_SPACE_HDRS);
1036
1037         return (0);
1038 }
1039
1040 /* ARGSUSED */
1041 static int
1042 buf_cons(void *vbuf, void *unused, int kmflag)
1043 {
1044         arc_buf_t *buf = vbuf;
1045
1046         bzero(buf, sizeof (arc_buf_t));
1047         mutex_init(&buf->b_evict_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
1048         arc_space_consume(sizeof (arc_buf_t), ARC_SPACE_HDRS);
1049
1050         return (0);
1051 }
1052
1053 /*
1054  * Destructor callback - called when a cached buf is
1055  * no longer required.
1056  */
1057 /* ARGSUSED */
1058 static void
1059 hdr_dest(void *vbuf, void *unused)
1060 {
1061         arc_buf_hdr_t *buf = vbuf;
1062
1063         ASSERT(BUF_EMPTY(buf));
1064         refcount_destroy(&buf->b_refcnt);
1065         cv_destroy(&buf->b_cv);
1066         mutex_destroy(&buf->b_freeze_lock);
1067         arc_space_return(sizeof (arc_buf_hdr_t), ARC_SPACE_HDRS);
1068 }
1069
1070 /* ARGSUSED */
1071 static void
1072 buf_dest(void *vbuf, void *unused)
1073 {
1074         arc_buf_t *buf = vbuf;
1075
1076         mutex_destroy(&buf->b_evict_lock);
1077         arc_space_return(sizeof (arc_buf_t), ARC_SPACE_HDRS);
1078 }
1079
1080 /*
1081  * Reclaim callback -- invoked when memory is low.
1082  */
1083 /* ARGSUSED */
1084 static void
1085 hdr_recl(void *unused)
1086 {
1087         dprintf("hdr_recl called\n");
1088         /*
1089          * umem calls the reclaim func when we destroy the buf cache,
1090          * which is after we do arc_fini().
1091          */
1092         if (!arc_dead)
1093                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
1094 }
1095
1096 static void
1097 buf_init(void)
1098 {
1099         uint64_t *ct;
1100         uint64_t hsize = 1ULL << 12;
1101         int i, j;
1102
1103         /*
1104          * The hash table is big enough to fill all of physical memory
1105          * with an average block size of zfs_arc_average_blocksize (default 8K).
1106          * By default, the table will take up
1107          * totalmem * sizeof(void*) / 8K (1MB per GB with 8-byte pointers).
1108          */
1109         while (hsize * zfs_arc_average_blocksize < (uint64_t)physmem * PAGESIZE)
1110                 hsize <<= 1;
1111 retry:
1112         buf_hash_table.ht_mask = hsize - 1;
1113         buf_hash_table.ht_table =
1114             kmem_zalloc(hsize * sizeof (void*), KM_NOSLEEP);
1115         if (buf_hash_table.ht_table == NULL) {
1116                 ASSERT(hsize > (1ULL << 8));
1117                 hsize >>= 1;
1118                 goto retry;
1119         }
1120
1121         hdr_cache = kmem_cache_create("arc_buf_hdr_t", sizeof (arc_buf_hdr_t),
1122             0, hdr_cons, hdr_dest, hdr_recl, NULL, NULL, 0);
1123         buf_cache = kmem_cache_create("arc_buf_t", sizeof (arc_buf_t),
1124             0, buf_cons, buf_dest, NULL, NULL, NULL, 0);
1125
1126         for (i = 0; i < 256; i++)
1127                 for (ct = zfs_crc64_table + i, *ct = i, j = 8; j > 0; j--)
1128                         *ct = (*ct >> 1) ^ (-(*ct & 1) & ZFS_CRC64_POLY);
1129
1130         for (i = 0; i < BUF_LOCKS; i++) {
1131                 mutex_init(&buf_hash_table.ht_locks[i].ht_lock,
1132                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
1133         }
1134 }
1135
1136 #define ARC_MINTIME     (hz>>4) /* 62 ms */
1137
1138 static void
1139 arc_cksum_verify(arc_buf_t *buf)
1140 {
1141         zio_cksum_t zc;
1142
1143         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
1144                 return;
1145
1146         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1147         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum == NULL ||
1148             (buf->b_hdr->b_flags & ARC_IO_ERROR)) {
1149                 mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1150                 return;
1151         }
1152         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size, &zc);
1153         if (!ZIO_CHECKSUM_EQUAL(*buf->b_hdr->b_freeze_cksum, zc))
1154                 panic("buffer modified while frozen!");
1155         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1156 }
1157
1158 static int
1159 arc_cksum_equal(arc_buf_t *buf)
1160 {
1161         zio_cksum_t zc;
1162         int equal;
1163
1164         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1165         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size, &zc);
1166         equal = ZIO_CHECKSUM_EQUAL(*buf->b_hdr->b_freeze_cksum, zc);
1167         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1168
1169         return (equal);
1170 }
1171
1172 static void
1173 arc_cksum_compute(arc_buf_t *buf, boolean_t force)
1174 {
1175         if (!force && !(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
1176                 return;
1177
1178         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1179         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
1180                 mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1181                 return;
1182         }
1183         buf->b_hdr->b_freeze_cksum = kmem_alloc(sizeof (zio_cksum_t), KM_SLEEP);
1184         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size,
1185             buf->b_hdr->b_freeze_cksum);
1186         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1187 #ifdef illumos
1188         arc_buf_watch(buf);
1189 #endif /* illumos */
1190 }
1191
1192 #ifdef illumos
1193 #ifndef _KERNEL
1194 typedef struct procctl {
1195         long cmd;
1196         prwatch_t prwatch;
1197 } procctl_t;
1198 #endif
1199
1200 /* ARGSUSED */
1201 static void
1202 arc_buf_unwatch(arc_buf_t *buf)
1203 {
1204 #ifndef _KERNEL
1205         if (arc_watch) {
1206                 int result;
1207                 procctl_t ctl;
1208                 ctl.cmd = PCWATCH;
1209                 ctl.prwatch.pr_vaddr = (uintptr_t)buf->b_data;
1210                 ctl.prwatch.pr_size = 0;
1211                 ctl.prwatch.pr_wflags = 0;
1212                 result = write(arc_procfd, &ctl, sizeof (ctl));
1213                 ASSERT3U(result, ==, sizeof (ctl));
1214         }
1215 #endif
1216 }
1217
1218 /* ARGSUSED */
1219 static void
1220 arc_buf_watch(arc_buf_t *buf)
1221 {
1222 #ifndef _KERNEL
1223         if (arc_watch) {
1224                 int result;
1225                 procctl_t ctl;
1226                 ctl.cmd = PCWATCH;
1227                 ctl.prwatch.pr_vaddr = (uintptr_t)buf->b_data;
1228                 ctl.prwatch.pr_size = buf->b_hdr->b_size;
1229                 ctl.prwatch.pr_wflags = WA_WRITE;
1230                 result = write(arc_procfd, &ctl, sizeof (ctl));
1231                 ASSERT3U(result, ==, sizeof (ctl));
1232         }
1233 #endif
1234 }
1235 #endif /* illumos */
1236
1237 void
1238 arc_buf_thaw(arc_buf_t *buf)
1239 {
1240         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY) {
1241                 if (buf->b_hdr->b_state != arc_anon)
1242                         panic("modifying non-anon buffer!");
1243                 if (buf->b_hdr->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS)
1244                         panic("modifying buffer while i/o in progress!");
1245                 arc_cksum_verify(buf);
1246         }
1247
1248         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1249         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
1250                 kmem_free(buf->b_hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
1251                 buf->b_hdr->b_freeze_cksum = NULL;
1252         }
1253
1254         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY) {
1255                 if (buf->b_hdr->b_thawed)
1256                         kmem_free(buf->b_hdr->b_thawed, 1);
1257                 buf->b_hdr->b_thawed = kmem_alloc(1, KM_SLEEP);
1258         }
1259
1260         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1261
1262 #ifdef illumos
1263         arc_buf_unwatch(buf);
1264 #endif /* illumos */
1265 }
1266
1267 void
1268 arc_buf_freeze(arc_buf_t *buf)
1269 {
1270         kmutex_t *hash_lock;
1271
1272         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
1273                 return;
1274
1275         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
1276         mutex_enter(hash_lock);
1277
1278         ASSERT(buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL ||
1279             buf->b_hdr->b_state == arc_anon);
1280         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
1281         mutex_exit(hash_lock);
1282
1283 }
1284
1285 static void
1286 get_buf_info(arc_buf_hdr_t *ab, arc_state_t *state, list_t **list, kmutex_t **lock)
1287 {
1288         uint64_t buf_hashid = buf_hash(ab->b_spa, &ab->b_dva, ab->b_birth);
1289
1290         if (ab->b_type == ARC_BUFC_METADATA)
1291                 buf_hashid &= (ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS - 1);
1292         else {
1293                 buf_hashid &= (ARC_BUFC_NUMDATALISTS - 1);
1294                 buf_hashid += ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
1295         }
1296
1297         *list = &state->arcs_lists[buf_hashid];
1298         *lock = ARCS_LOCK(state, buf_hashid);
1299 }
1300
1301
1302 static void
1303 add_reference(arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock, void *tag)
1304 {
1305         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
1306
1307         if ((refcount_add(&ab->b_refcnt, tag) == 1) &&
1308             (ab->b_state != arc_anon)) {
1309                 uint64_t delta = ab->b_size * ab->b_datacnt;
1310                 uint64_t *size = &ab->b_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1311                 list_t *list;
1312                 kmutex_t *lock;
1313
1314                 get_buf_info(ab, ab->b_state, &list, &lock);
1315                 ASSERT(!MUTEX_HELD(lock));
1316                 mutex_enter(lock);
1317                 ASSERT(list_link_active(&ab->b_arc_node));
1318                 list_remove(list, ab);
1319                 if (GHOST_STATE(ab->b_state)) {
1320                         ASSERT0(ab->b_datacnt);
1321                         ASSERT3P(ab->b_buf, ==, NULL);
1322                         delta = ab->b_size;
1323                 }
1324                 ASSERT(delta > 0);
1325                 ASSERT3U(*size, >=, delta);
1326                 atomic_add_64(size, -delta);
1327                 mutex_exit(lock);
1328                 /* remove the prefetch flag if we get a reference */
1329                 if (ab->b_flags & ARC_PREFETCH)
1330                         ab->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
1331         }
1332 }
1333
1334 static int
1335 remove_reference(arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock, void *tag)
1336 {
1337         int cnt;
1338         arc_state_t *state = ab->b_state;
1339
1340         ASSERT(state == arc_anon || MUTEX_HELD(hash_lock));
1341         ASSERT(!GHOST_STATE(state));
1342
1343         if (((cnt = refcount_remove(&ab->b_refcnt, tag)) == 0) &&
1344             (state != arc_anon)) {
1345                 uint64_t *size = &state->arcs_lsize[ab->b_type];
1346                 list_t *list;
1347                 kmutex_t *lock;
1348
1349                 get_buf_info(ab, state, &list, &lock);
1350                 ASSERT(!MUTEX_HELD(lock));
1351                 mutex_enter(lock);
1352                 ASSERT(!list_link_active(&ab->b_arc_node));
1353                 list_insert_head(list, ab);
1354                 ASSERT(ab->b_datacnt > 0);
1355                 atomic_add_64(size, ab->b_size * ab->b_datacnt);
1356                 mutex_exit(lock);
1357         }
1358         return (cnt);
1359 }
1360
1361 /*
1362  * Move the supplied buffer to the indicated state.  The mutex
1363  * for the buffer must be held by the caller.
1364  */
1365 static void
1366 arc_change_state(arc_state_t *new_state, arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock)
1367 {
1368         arc_state_t *old_state = ab->b_state;
1369         int64_t refcnt = refcount_count(&ab->b_refcnt);
1370         uint64_t from_delta, to_delta;
1371         list_t *list;
1372         kmutex_t *lock;
1373
1374         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
1375         ASSERT3P(new_state, !=, old_state);
1376         ASSERT(refcnt == 0 || ab->b_datacnt > 0);
1377         ASSERT(ab->b_datacnt == 0 || !GHOST_STATE(new_state));
1378         ASSERT(ab->b_datacnt <= 1 || old_state != arc_anon);
1379
1380         from_delta = to_delta = ab->b_datacnt * ab->b_size;
1381
1382         /*
1383          * If this buffer is evictable, transfer it from the
1384          * old state list to the new state list.
1385          */
1386         if (refcnt == 0) {
1387                 if (old_state != arc_anon) {
1388                         int use_mutex;
1389                         uint64_t *size = &old_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1390
1391                         get_buf_info(ab, old_state, &list, &lock);
1392                         use_mutex = !MUTEX_HELD(lock);
1393                         if (use_mutex)
1394                                 mutex_enter(lock);
1395
1396                         ASSERT(list_link_active(&ab->b_arc_node));
1397                         list_remove(list, ab);
1398
1399                         /*
1400                          * If prefetching out of the ghost cache,
1401                          * we will have a non-zero datacnt.
1402                          */
1403                         if (GHOST_STATE(old_state) && ab->b_datacnt == 0) {
1404                                 /* ghost elements have a ghost size */
1405                                 ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1406                                 from_delta = ab->b_size;
1407                         }
1408                         ASSERT3U(*size, >=, from_delta);
1409                         atomic_add_64(size, -from_delta);
1410
1411                         if (use_mutex)
1412                                 mutex_exit(lock);
1413                 }
1414                 if (new_state != arc_anon) {
1415                         int use_mutex;
1416                         uint64_t *size = &new_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1417
1418                         get_buf_info(ab, new_state, &list, &lock);
1419                         use_mutex = !MUTEX_HELD(lock);
1420                         if (use_mutex)
1421                                 mutex_enter(lock);
1422
1423                         list_insert_head(list, ab);
1424
1425                         /* ghost elements have a ghost size */
1426                         if (GHOST_STATE(new_state)) {
1427                                 ASSERT(ab->b_datacnt == 0);
1428                                 ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1429                                 to_delta = ab->b_size;
1430                         }
1431                         atomic_add_64(size, to_delta);
1432
1433                         if (use_mutex)
1434                                 mutex_exit(lock);
1435                 }
1436         }
1437
1438         ASSERT(!BUF_EMPTY(ab));
1439         if (new_state == arc_anon && HDR_IN_HASH_TABLE(ab))
1440                 buf_hash_remove(ab);
1441
1442         /* adjust state sizes */
1443         if (to_delta)
1444                 atomic_add_64(&new_state->arcs_size, to_delta);
1445         if (from_delta) {
1446                 ASSERT3U(old_state->arcs_size, >=, from_delta);
1447                 atomic_add_64(&old_state->arcs_size, -from_delta);
1448         }
1449         ab->b_state = new_state;
1450
1451         /* adjust l2arc hdr stats */
1452         if (new_state == arc_l2c_only)
1453                 l2arc_hdr_stat_add();
1454         else if (old_state == arc_l2c_only)
1455                 l2arc_hdr_stat_remove();
1456 }
1457
1458 void
1459 arc_space_consume(uint64_t space, arc_space_type_t type)
1460 {
1461         ASSERT(type >= 0 && type < ARC_SPACE_NUMTYPES);
1462
1463         switch (type) {
1464         case ARC_SPACE_DATA:
1465                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, space);
1466                 break;
1467         case ARC_SPACE_OTHER:
1468                 ARCSTAT_INCR(arcstat_other_size, space);
1469                 break;
1470         case ARC_SPACE_HDRS:
1471                 ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, space);
1472                 break;
1473         case ARC_SPACE_L2HDRS:
1474                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, space);
1475                 break;
1476         }
1477
1478         atomic_add_64(&arc_meta_used, space);
1479         atomic_add_64(&arc_size, space);
1480 }
1481
1482 void
1483 arc_space_return(uint64_t space, arc_space_type_t type)
1484 {
1485         ASSERT(type >= 0 && type < ARC_SPACE_NUMTYPES);
1486
1487         switch (type) {
1488         case ARC_SPACE_DATA:
1489                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, -space);
1490                 break;
1491         case ARC_SPACE_OTHER:
1492                 ARCSTAT_INCR(arcstat_other_size, -space);
1493                 break;
1494         case ARC_SPACE_HDRS:
1495                 ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, -space);
1496                 break;
1497         case ARC_SPACE_L2HDRS:
1498                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, -space);
1499                 break;
1500         }
1501
1502         ASSERT(arc_meta_used >= space);
1503         if (arc_meta_max < arc_meta_used)
1504                 arc_meta_max = arc_meta_used;
1505         atomic_add_64(&arc_meta_used, -space);
1506         ASSERT(arc_size >= space);
1507         atomic_add_64(&arc_size, -space);
1508 }
1509
1510 void *
1511 arc_data_buf_alloc(uint64_t size)
1512 {
1513         if (arc_evict_needed(ARC_BUFC_DATA))
1514                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
1515         atomic_add_64(&arc_size, size);
1516         return (zio_data_buf_alloc(size));
1517 }
1518
1519 void
1520 arc_data_buf_free(void *buf, uint64_t size)
1521 {
1522         zio_data_buf_free(buf, size);
1523         ASSERT(arc_size >= size);
1524         atomic_add_64(&arc_size, -size);
1525 }
1526
1527 arc_buf_t *
1528 arc_buf_alloc(spa_t *spa, int size, void *tag, arc_buf_contents_t type)
1529 {
1530         arc_buf_hdr_t *hdr;
1531         arc_buf_t *buf;
1532
1533         ASSERT3U(size, >, 0);
1534         hdr = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
1535         ASSERT(BUF_EMPTY(hdr));
1536         hdr->b_size = size;
1537         hdr->b_type = type;
1538         hdr->b_spa = spa_load_guid(spa);
1539         hdr->b_state = arc_anon;
1540         hdr->b_arc_access = 0;
1541         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
1542         buf->b_hdr = hdr;
1543         buf->b_data = NULL;
1544         buf->b_efunc = NULL;
1545         buf->b_private = NULL;
1546         buf->b_next = NULL;
1547         hdr->b_buf = buf;
1548         arc_get_data_buf(buf);
1549         hdr->b_datacnt = 1;
1550         hdr->b_flags = 0;
1551         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1552         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, tag);
1553
1554         return (buf);
1555 }
1556
1557 static char *arc_onloan_tag = "onloan";
1558
1559 /*
1560  * Loan out an anonymous arc buffer. Loaned buffers are not counted as in
1561  * flight data by arc_tempreserve_space() until they are "returned". Loaned
1562  * buffers must be returned to the arc before they can be used by the DMU or
1563  * freed.
1564  */
1565 arc_buf_t *
1566 arc_loan_buf(spa_t *spa, int size)
1567 {
1568         arc_buf_t *buf;
1569
1570         buf = arc_buf_alloc(spa, size, arc_onloan_tag, ARC_BUFC_DATA);
1571
1572         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, size);
1573         return (buf);
1574 }
1575
1576 /*
1577  * Return a loaned arc buffer to the arc.
1578  */
1579 void
1580 arc_return_buf(arc_buf_t *buf, void *tag)
1581 {
1582         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1583
1584         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1585         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, tag);
1586         (void) refcount_remove(&hdr->b_refcnt, arc_onloan_tag);
1587
1588         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, -hdr->b_size);
1589 }
1590
1591 /* Detach an arc_buf from a dbuf (tag) */
1592 void
1593 arc_loan_inuse_buf(arc_buf_t *buf, void *tag)
1594 {
1595         arc_buf_hdr_t *hdr;
1596
1597         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1598         hdr = buf->b_hdr;
1599         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, arc_onloan_tag);
1600         (void) refcount_remove(&hdr->b_refcnt, tag);
1601         buf->b_efunc = NULL;
1602         buf->b_private = NULL;
1603
1604         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, hdr->b_size);
1605 }
1606
1607 static arc_buf_t *
1608 arc_buf_clone(arc_buf_t *from)
1609 {
1610         arc_buf_t *buf;
1611         arc_buf_hdr_t *hdr = from->b_hdr;
1612         uint64_t size = hdr->b_size;
1613
1614         ASSERT(hdr->b_state != arc_anon);
1615
1616         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
1617         buf->b_hdr = hdr;
1618         buf->b_data = NULL;
1619         buf->b_efunc = NULL;
1620         buf->b_private = NULL;
1621         buf->b_next = hdr->b_buf;
1622         hdr->b_buf = buf;
1623         arc_get_data_buf(buf);
1624         bcopy(from->b_data, buf->b_data, size);
1625
1626         /*
1627          * This buffer already exists in the arc so create a duplicate
1628          * copy for the caller.  If the buffer is associated with user data
1629          * then track the size and number of duplicates.  These stats will be
1630          * updated as duplicate buffers are created and destroyed.
1631          */
1632         if (hdr->b_type == ARC_BUFC_DATA) {
1633                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_duplicate_buffers);
1634                 ARCSTAT_INCR(arcstat_duplicate_buffers_size, size);
1635         }
1636         hdr->b_datacnt += 1;
1637         return (buf);
1638 }
1639
1640 void
1641 arc_buf_add_ref(arc_buf_t *buf, void* tag)
1642 {
1643         arc_buf_hdr_t *hdr;
1644         kmutex_t *hash_lock;
1645
1646         /*
1647          * Check to see if this buffer is evicted.  Callers
1648          * must verify b_data != NULL to know if the add_ref
1649          * was successful.
1650          */
1651         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1652         if (buf->b_data == NULL) {
1653                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1654                 return;
1655         }
1656         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
1657         mutex_enter(hash_lock);
1658         hdr = buf->b_hdr;
1659         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1660         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1661
1662         ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
1663         add_reference(hdr, hash_lock, tag);
1664         DTRACE_PROBE1(arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
1665         arc_access(hdr, hash_lock);
1666         mutex_exit(hash_lock);
1667         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hits);
1668         ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
1669             demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
1670             data, metadata, hits);
1671 }
1672
1673 /*
1674  * Free the arc data buffer.  If it is an l2arc write in progress,
1675  * the buffer is placed on l2arc_free_on_write to be freed later.
1676  */
1677 static void
1678 arc_buf_data_free(arc_buf_t *buf, void (*free_func)(void *, size_t))
1679 {
1680         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1681
1682         if (HDR_L2_WRITING(hdr)) {
1683                 l2arc_data_free_t *df;
1684                 df = kmem_alloc(sizeof (l2arc_data_free_t), KM_SLEEP);
1685                 df->l2df_data = buf->b_data;
1686                 df->l2df_size = hdr->b_size;
1687                 df->l2df_func = free_func;
1688                 mutex_enter(&l2arc_free_on_write_mtx);
1689                 list_insert_head(l2arc_free_on_write, df);
1690                 mutex_exit(&l2arc_free_on_write_mtx);
1691                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_free_on_write);
1692         } else {
1693                 free_func(buf->b_data, hdr->b_size);
1694         }
1695 }
1696
1697 /*
1698  * Free up buf->b_data and if 'remove' is set, then pull the
1699  * arc_buf_t off of the the arc_buf_hdr_t's list and free it.
1700  */
1701 static void
1702 arc_buf_destroy(arc_buf_t *buf, boolean_t recycle, boolean_t remove)
1703 {
1704         arc_buf_t **bufp;
1705
1706         /* free up data associated with the buf */
1707         if (buf->b_data) {
1708                 arc_state_t *state = buf->b_hdr->b_state;
1709                 uint64_t size = buf->b_hdr->b_size;
1710                 arc_buf_contents_t type = buf->b_hdr->b_type;
1711
1712                 arc_cksum_verify(buf);
1713 #ifdef illumos
1714                 arc_buf_unwatch(buf);
1715 #endif /* illumos */
1716
1717                 if (!recycle) {
1718                         if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
1719                                 arc_buf_data_free(buf, zio_buf_free);
1720                                 arc_space_return(size, ARC_SPACE_DATA);
1721                         } else {
1722                                 ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
1723                                 arc_buf_data_free(buf, zio_data_buf_free);
1724                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, -size);
1725                                 atomic_add_64(&arc_size, -size);
1726                         }
1727                 }
1728                 if (list_link_active(&buf->b_hdr->b_arc_node)) {
1729                         uint64_t *cnt = &state->arcs_lsize[type];
1730
1731                         ASSERT(refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt));
1732                         ASSERT(state != arc_anon);
1733
1734                         ASSERT3U(*cnt, >=, size);
1735                         atomic_add_64(cnt, -size);
1736                 }
1737                 ASSERT3U(state->arcs_size, >=, size);
1738                 atomic_add_64(&state->arcs_size, -size);
1739                 buf->b_data = NULL;
1740
1741                 /*
1742                  * If we're destroying a duplicate buffer make sure
1743                  * that the appropriate statistics are updated.
1744                  */
1745                 if (buf->b_hdr->b_datacnt > 1 &&
1746                     buf->b_hdr->b_type == ARC_BUFC_DATA) {
1747                         ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_duplicate_buffers);
1748                         ARCSTAT_INCR(arcstat_duplicate_buffers_size, -size);
1749                 }
1750                 ASSERT(buf->b_hdr->b_datacnt > 0);
1751                 buf->b_hdr->b_datacnt -= 1;
1752         }
1753
1754         /* only remove the buf if requested */
1755         if (!remove)
1756                 return;
1757
1758         /* remove the buf from the hdr list */
1759         for (bufp = &buf->b_hdr->b_buf; *bufp != buf; bufp = &(*bufp)->b_next)
1760                 continue;
1761         *bufp = buf->b_next;
1762         buf->b_next = NULL;
1763
1764         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1765
1766         /* clean up the buf */
1767         buf->b_hdr = NULL;
1768         kmem_cache_free(buf_cache, buf);
1769 }
1770
1771 static void
1772 arc_hdr_destroy(arc_buf_hdr_t *hdr)
1773 {
1774         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1775         ASSERT3P(hdr->b_state, ==, arc_anon);
1776         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
1777         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr = hdr->b_l2hdr;
1778
1779         if (l2hdr != NULL) {
1780                 boolean_t buflist_held = MUTEX_HELD(&l2arc_buflist_mtx);
1781                 /*
1782                  * To prevent arc_free() and l2arc_evict() from
1783                  * attempting to free the same buffer at the same time,
1784                  * a FREE_IN_PROGRESS flag is given to arc_free() to
1785                  * give it priority.  l2arc_evict() can't destroy this
1786                  * header while we are waiting on l2arc_buflist_mtx.
1787                  *
1788                  * The hdr may be removed from l2ad_buflist before we
1789                  * grab l2arc_buflist_mtx, so b_l2hdr is rechecked.
1790                  */
1791                 if (!buflist_held) {
1792                         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
1793                         l2hdr = hdr->b_l2hdr;
1794                 }
1795
1796                 if (l2hdr != NULL) {
1797                         trim_map_free(l2hdr->b_dev->l2ad_vdev, l2hdr->b_daddr,
1798                             hdr->b_size, 0);
1799                         list_remove(l2hdr->b_dev->l2ad_buflist, hdr);
1800                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -hdr->b_size);
1801                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_asize, -l2hdr->b_asize);
1802                         vdev_space_update(l2hdr->b_dev->l2ad_vdev,
1803                             -l2hdr->b_asize, 0, 0);
1804                         kmem_free(l2hdr, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
1805                         if (hdr->b_state == arc_l2c_only)
1806                                 l2arc_hdr_stat_remove();
1807                         hdr->b_l2hdr = NULL;
1808                 }
1809
1810                 if (!buflist_held)
1811                         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
1812         }
1813
1814         if (!BUF_EMPTY(hdr)) {
1815                 ASSERT(!HDR_IN_HASH_TABLE(hdr));
1816                 buf_discard_identity(hdr);
1817         }
1818         while (hdr->b_buf) {
1819                 arc_buf_t *buf = hdr->b_buf;
1820
1821                 if (buf->b_efunc) {
1822                         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1823                         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1824                         ASSERT(buf->b_hdr != NULL);
1825                         arc_buf_destroy(hdr->b_buf, FALSE, FALSE);
1826                         hdr->b_buf = buf->b_next;
1827                         buf->b_hdr = &arc_eviction_hdr;
1828                         buf->b_next = arc_eviction_list;
1829                         arc_eviction_list = buf;
1830                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1831                         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1832                 } else {
1833                         arc_buf_destroy(hdr->b_buf, FALSE, TRUE);
1834                 }
1835         }
1836         if (hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
1837                 kmem_free(hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
1838                 hdr->b_freeze_cksum = NULL;
1839         }
1840         if (hdr->b_thawed) {
1841                 kmem_free(hdr->b_thawed, 1);
1842                 hdr->b_thawed = NULL;
1843         }
1844
1845         ASSERT(!list_link_active(&hdr->b_arc_node));
1846         ASSERT3P(hdr->b_hash_next, ==, NULL);
1847         ASSERT3P(hdr->b_acb, ==, NULL);
1848         kmem_cache_free(hdr_cache, hdr);
1849 }
1850
1851 void
1852 arc_buf_free(arc_buf_t *buf, void *tag)
1853 {
1854         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1855         int hashed = hdr->b_state != arc_anon;
1856
1857         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1858         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1859
1860         if (hashed) {
1861                 kmutex_t *hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1862
1863                 mutex_enter(hash_lock);
1864                 hdr = buf->b_hdr;
1865                 ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1866
1867                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
1868                 if (hdr->b_datacnt > 1) {
1869                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1870                 } else {
1871                         ASSERT(buf == hdr->b_buf);
1872                         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1873                         hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
1874                 }
1875                 mutex_exit(hash_lock);
1876         } else if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
1877                 int destroy_hdr;
1878                 /*
1879                  * We are in the middle of an async write.  Don't destroy
1880                  * this buffer unless the write completes before we finish
1881                  * decrementing the reference count.
1882                  */
1883                 mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1884                 (void) remove_reference(hdr, NULL, tag);
1885                 ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1886                 destroy_hdr = !HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr);
1887                 mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1888                 if (destroy_hdr)
1889                         arc_hdr_destroy(hdr);
1890         } else {
1891                 if (remove_reference(hdr, NULL, tag) > 0)
1892                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1893                 else
1894                         arc_hdr_destroy(hdr);
1895         }
1896 }
1897
1898 boolean_t
1899 arc_buf_remove_ref(arc_buf_t *buf, void* tag)
1900 {
1901         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1902         kmutex_t *hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1903         boolean_t no_callback = (buf->b_efunc == NULL);
1904
1905         if (hdr->b_state == arc_anon) {
1906                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
1907                 arc_buf_free(buf, tag);
1908                 return (no_callback);
1909         }
1910
1911         mutex_enter(hash_lock);
1912         hdr = buf->b_hdr;
1913         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1914         ASSERT(hdr->b_state != arc_anon);
1915         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1916
1917         (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
1918         if (hdr->b_datacnt > 1) {
1919                 if (no_callback)
1920                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1921         } else if (no_callback) {
1922                 ASSERT(hdr->b_buf == buf && buf->b_next == NULL);
1923                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1924                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
1925         }
1926         ASSERT(no_callback || hdr->b_datacnt > 1 ||
1927             refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1928         mutex_exit(hash_lock);
1929         return (no_callback);
1930 }
1931
1932 int
1933 arc_buf_size(arc_buf_t *buf)
1934 {
1935         return (buf->b_hdr->b_size);
1936 }
1937
1938 /*
1939  * Called from the DMU to determine if the current buffer should be
1940  * evicted. In order to ensure proper locking, the eviction must be initiated
1941  * from the DMU. Return true if the buffer is associated with user data and
1942  * duplicate buffers still exist.
1943  */
1944 boolean_t
1945 arc_buf_eviction_needed(arc_buf_t *buf)
1946 {
1947         arc_buf_hdr_t *hdr;
1948         boolean_t evict_needed = B_FALSE;
1949
1950         if (zfs_disable_dup_eviction)
1951                 return (B_FALSE);
1952
1953         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1954         hdr = buf->b_hdr;
1955         if (hdr == NULL) {
1956                 /*
1957                  * We are in arc_do_user_evicts(); let that function
1958                  * perform the eviction.
1959                  */
1960                 ASSERT(buf->b_data == NULL);
1961                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1962                 return (B_FALSE);
1963         } else if (buf->b_data == NULL) {
1964                 /*
1965                  * We have already been added to the arc eviction list;
1966                  * recommend eviction.
1967                  */
1968                 ASSERT3P(hdr, ==, &arc_eviction_hdr);
1969                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1970                 return (B_TRUE);
1971         }
1972
1973         if (hdr->b_datacnt > 1 && hdr->b_type == ARC_BUFC_DATA)
1974                 evict_needed = B_TRUE;
1975
1976         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1977         return (evict_needed);
1978 }
1979
1980 /*
1981  * Evict buffers from list until we've removed the specified number of
1982  * bytes.  Move the removed buffers to the appropriate evict state.
1983  * If the recycle flag is set, then attempt to "recycle" a buffer:
1984  * - look for a buffer to evict that is `bytes' long.
1985  * - return the data block from this buffer rather than freeing it.
1986  * This flag is used by callers that are trying to make space for a
1987  * new buffer in a full arc cache.
1988  *
1989  * This function makes a "best effort".  It skips over any buffers
1990  * it can't get a hash_lock on, and so may not catch all candidates.
1991  * It may also return without evicting as much space as requested.
1992  */
1993 static void *
1994 arc_evict(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes, boolean_t recycle,
1995     arc_buf_contents_t type)
1996 {
1997         arc_state_t *evicted_state;
1998         uint64_t bytes_evicted = 0, skipped = 0, missed = 0;
1999         int64_t bytes_remaining;
2000         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev = NULL;
2001         list_t *evicted_list, *list, *evicted_list_start, *list_start;
2002         kmutex_t *lock, *evicted_lock;
2003         kmutex_t *hash_lock;
2004         boolean_t have_lock;
2005         void *stolen = NULL;
2006         arc_buf_hdr_t marker = { 0 };
2007         int count = 0;
2008         static int evict_metadata_offset, evict_data_offset;
2009         int i, idx, offset, list_count, lists;
2010
2011         ASSERT(state == arc_mru || state == arc_mfu);
2012
2013         evicted_state = (state == arc_mru) ? arc_mru_ghost : arc_mfu_ghost;
2014
2015         if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2016                 offset = 0;
2017                 list_count = ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
2018                 list_start = &state->arcs_lists[0];
2019                 evicted_list_start = &evicted_state->arcs_lists[0];
2020                 idx = evict_metadata_offset;
2021         } else {
2022                 offset = ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
2023                 list_start = &state->arcs_lists[offset];
2024                 evicted_list_start = &evicted_state->arcs_lists[offset];
2025                 list_count = ARC_BUFC_NUMDATALISTS;
2026                 idx = evict_data_offset;
2027         }
2028         bytes_remaining = evicted_state->arcs_lsize[type];
2029         lists = 0;
2030
2031 evict_start:
2032         list = &list_start[idx];
2033         evicted_list = &evicted_list_start[idx];
2034         lock = ARCS_LOCK(state, (offset + idx));
2035         evicted_lock = ARCS_LOCK(evicted_state, (offset + idx));
2036
2037         mutex_enter(lock);
2038         mutex_enter(evicted_lock);
2039
2040         for (ab = list_tail(list); ab; ab = ab_prev) {
2041                 ab_prev = list_prev(list, ab);
2042                 bytes_remaining -= (ab->b_size * ab->b_datacnt);
2043                 /* prefetch buffers have a minimum lifespan */
2044                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(ab) ||
2045                     (spa && ab->b_spa != spa) ||
2046                     (ab->b_flags & (ARC_PREFETCH|ARC_INDIRECT) &&
2047                     ddi_get_lbolt() - ab->b_arc_access <
2048                     arc_min_prefetch_lifespan)) {
2049                         skipped++;
2050                         continue;
2051                 }
2052                 /* "lookahead" for better eviction candidate */
2053                 if (recycle && ab->b_size != bytes &&
2054                     ab_prev && ab_prev->b_size == bytes)
2055                         continue;
2056
2057                 /* ignore markers */
2058                 if (ab->b_spa == 0)
2059                         continue;
2060
2061                 /*
2062                  * It may take a long time to evict all the bufs requested.
2063                  * To avoid blocking all arc activity, periodically drop
2064                  * the arcs_mtx and give other threads a chance to run
2065                  * before reacquiring the lock.
2066                  *
2067                  * If we are looking for a buffer to recycle, we are in
2068                  * the hot code path, so don't sleep.
2069                  */
2070                 if (!recycle && count++ > arc_evict_iterations) {
2071                         list_insert_after(list, ab, &marker);
2072                         mutex_exit(evicted_lock);
2073                         mutex_exit(lock);
2074                         kpreempt(KPREEMPT_SYNC);
2075                         mutex_enter(lock);
2076                         mutex_enter(evicted_lock);
2077                         ab_prev = list_prev(list, &marker);
2078                         list_remove(list, &marker);
2079                         count = 0;
2080                         continue;
2081                 }
2082
2083                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
2084                 have_lock = MUTEX_HELD(hash_lock);
2085                 if (have_lock || mutex_tryenter(hash_lock)) {
2086                         ASSERT0(refcount_count(&ab->b_refcnt));
2087                         ASSERT(ab->b_datacnt > 0);
2088                         while (ab->b_buf) {
2089                                 arc_buf_t *buf = ab->b_buf;
2090                                 if (!mutex_tryenter(&buf->b_evict_lock)) {
2091                                         missed += 1;
2092                                         break;
2093                                 }
2094                                 if (buf->b_data) {
2095                                         bytes_evicted += ab->b_size;
2096                                         if (recycle && ab->b_type == type &&
2097                                             ab->b_size == bytes &&
2098                                             !HDR_L2_WRITING(ab)) {
2099                                                 stolen = buf->b_data;
2100                                                 recycle = FALSE;
2101                                         }
2102                                 }
2103                                 if (buf->b_efunc) {
2104                                         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
2105                                         arc_buf_destroy(buf,
2106                                             buf->b_data == stolen, FALSE);
2107                                         ab->b_buf = buf->b_next;
2108                                         buf->b_hdr = &arc_eviction_hdr;
2109                                         buf->b_next = arc_eviction_list;
2110                                         arc_eviction_list = buf;
2111                                         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
2112                                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
2113                                 } else {
2114                                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
2115                                         arc_buf_destroy(buf,
2116                                             buf->b_data == stolen, TRUE);
2117                                 }
2118                         }
2119
2120                         if (ab->b_l2hdr) {
2121                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_l2_cached,
2122                                     ab->b_size);
2123                         } else {
2124                                 if (l2arc_write_eligible(ab->b_spa, ab)) {
2125                                         ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_l2_eligible,
2126                                             ab->b_size);
2127                                 } else {
2128                                         ARCSTAT_INCR(
2129                                             arcstat_evict_l2_ineligible,
2130                                             ab->b_size);
2131                                 }
2132                         }
2133
2134                         if (ab->b_datacnt == 0) {
2135                                 arc_change_state(evicted_state, ab, hash_lock);
2136                                 ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(ab));
2137                                 ab->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
2138                                 ab->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
2139                                 DTRACE_PROBE1(arc__evict, arc_buf_hdr_t *, ab);
2140                         }
2141                         if (!have_lock)
2142                                 mutex_exit(hash_lock);
2143                         if (bytes >= 0 && bytes_evicted >= bytes)
2144                                 break;
2145                         if (bytes_remaining > 0) {
2146                                 mutex_exit(evicted_lock);
2147                                 mutex_exit(lock);
2148                                 idx  = ((idx + 1) & (list_count - 1));
2149                                 lists++;
2150                                 goto evict_start;
2151                         }
2152                 } else {
2153                         missed += 1;
2154                 }
2155         }
2156
2157         mutex_exit(evicted_lock);
2158         mutex_exit(lock);
2159
2160         idx  = ((idx + 1) & (list_count - 1));
2161         lists++;
2162
2163         if (bytes_evicted < bytes) {
2164                 if (lists < list_count)
2165                         goto evict_start;
2166                 else
2167                         dprintf("only evicted %lld bytes from %x",
2168                             (longlong_t)bytes_evicted, state);
2169         }
2170         if (type == ARC_BUFC_METADATA)
2171                 evict_metadata_offset = idx;
2172         else
2173                 evict_data_offset = idx;
2174
2175         if (skipped)
2176                 ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_skip, skipped);
2177
2178         if (missed)
2179                 ARCSTAT_INCR(arcstat_mutex_miss, missed);
2180
2181         /*
2182          * Note: we have just evicted some data into the ghost state,
2183          * potentially putting the ghost size over the desired size.  Rather
2184          * that evicting from the ghost list in this hot code path, leave
2185          * this chore to the arc_reclaim_thread().
2186          */
2187
2188         if (stolen)
2189                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_stolen);
2190         return (stolen);
2191 }
2192
2193 /*
2194  * Remove buffers from list until we've removed the specified number of
2195  * bytes.  Destroy the buffers that are removed.
2196  */
2197 static void
2198 arc_evict_ghost(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes)
2199 {
2200         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev;
2201         arc_buf_hdr_t marker = { 0 };
2202         list_t *list, *list_start;
2203         kmutex_t *hash_lock, *lock;
2204         uint64_t bytes_deleted = 0;
2205         uint64_t bufs_skipped = 0;
2206         int count = 0;
2207         static int evict_offset;
2208         int list_count, idx = evict_offset;
2209         int offset, lists = 0;
2210
2211         ASSERT(GHOST_STATE(state));
2212
2213         /*
2214          * data lists come after metadata lists
2215          */
2216         list_start = &state->arcs_lists[ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS];
2217         list_count = ARC_BUFC_NUMDATALISTS;
2218         offset = ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
2219
2220 evict_start:
2221         list = &list_start[idx];
2222         lock = ARCS_LOCK(state, idx + offset);
2223
2224         mutex_enter(lock);
2225         for (ab = list_tail(list); ab; ab = ab_prev) {
2226                 ab_prev = list_prev(list, ab);
2227                 if (ab->b_type > ARC_BUFC_NUMTYPES)
2228                         panic("invalid ab=%p", (void *)ab);
2229                 if (spa && ab->b_spa != spa)
2230                         continue;
2231
2232                 /* ignore markers */
2233                 if (ab->b_spa == 0)
2234                         continue;
2235
2236                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
2237                 /* caller may be trying to modify this buffer, skip it */
2238                 if (MUTEX_HELD(hash_lock))
2239                         continue;
2240
2241                 /*
2242                  * It may take a long time to evict all the bufs requested.
2243                  * To avoid blocking all arc activity, periodically drop
2244                  * the arcs_mtx and give other threads a chance to run
2245                  * before reacquiring the lock.
2246                  */
2247                 if (count++ > arc_evict_iterations) {
2248                         list_insert_after(list, ab, &marker);
2249                         mutex_exit(lock);
2250                         kpreempt(KPREEMPT_SYNC);
2251                         mutex_enter(lock);
2252                         ab_prev = list_prev(list, &marker);
2253                         list_remove(list, &marker);
2254                         count = 0;
2255                         continue;
2256                 }
2257                 if (mutex_tryenter(hash_lock)) {
2258                         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(ab));
2259                         ASSERT(ab->b_buf == NULL);
2260                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_deleted);
2261                         bytes_deleted += ab->b_size;
2262
2263                         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
2264                                 /*
2265                                  * This buffer is cached on the 2nd Level ARC;
2266                                  * don't destroy the header.
2267                                  */
2268                                 arc_change_state(arc_l2c_only, ab, hash_lock);
2269                                 mutex_exit(hash_lock);
2270                         } else {
2271                                 arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
2272                                 mutex_exit(hash_lock);
2273                                 arc_hdr_destroy(ab);
2274                         }
2275
2276                         DTRACE_PROBE1(arc__delete, arc_buf_hdr_t *, ab);
2277                         if (bytes >= 0 && bytes_deleted >= bytes)
2278                                 break;
2279                 } else if (bytes < 0) {
2280                         /*
2281                          * Insert a list marker and then wait for the
2282                          * hash lock to become available. Once its
2283                          * available, restart from where we left off.
2284                          */
2285                         list_insert_after(list, ab, &marker);
2286                         mutex_exit(lock);
2287                         mutex_enter(hash_lock);
2288                         mutex_exit(hash_lock);
2289                         mutex_enter(lock);
2290                         ab_prev = list_prev(list, &marker);
2291                         list_remove(list, &marker);
2292                 } else {
2293                         bufs_skipped += 1;
2294                 }
2295
2296         }
2297         mutex_exit(lock);
2298         idx  = ((idx + 1) & (ARC_BUFC_NUMDATALISTS - 1));
2299         lists++;
2300
2301         if (lists < list_count)
2302                 goto evict_start;
2303
2304         evict_offset = idx;
2305         if ((uintptr_t)list > (uintptr_t)&state->arcs_lists[ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS] &&
2306             (bytes < 0 || bytes_deleted < bytes)) {
2307                 list_start = &state->arcs_lists[0];
2308                 list_count = ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
2309                 offset = lists = 0;
2310                 goto evict_start;
2311         }
2312
2313         if (bufs_skipped) {
2314                 ARCSTAT_INCR(arcstat_mutex_miss, bufs_skipped);
2315                 ASSERT(bytes >= 0);
2316         }
2317
2318         if (bytes_deleted < bytes)
2319                 dprintf("only deleted %lld bytes from %p",
2320                     (longlong_t)bytes_deleted, state);
2321 }
2322
2323 static void
2324 arc_adjust(void)
2325 {
2326         int64_t adjustment, delta;
2327
2328         /*
2329          * Adjust MRU size
2330          */
2331
2332         adjustment = MIN((int64_t)(arc_size - arc_c),
2333             (int64_t)(arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size + arc_meta_used -
2334             arc_p));
2335
2336         if (adjustment > 0 && arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] > 0) {
2337                 delta = MIN(arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], adjustment);
2338                 (void) arc_evict(arc_mru, 0, delta, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
2339                 adjustment -= delta;
2340         }
2341
2342         if (adjustment > 0 && arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] > 0) {
2343                 delta = MIN(arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], adjustment);
2344                 (void) arc_evict(arc_mru, 0, delta, FALSE,
2345                     ARC_BUFC_METADATA);
2346         }
2347
2348         /*
2349          * Adjust MFU size
2350          */
2351
2352         adjustment = arc_size - arc_c;
2353
2354         if (adjustment > 0 && arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] > 0) {
2355                 delta = MIN(adjustment, arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]);
2356                 (void) arc_evict(arc_mfu, 0, delta, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
2357                 adjustment -= delta;
2358         }
2359
2360         if (adjustment > 0 && arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] > 0) {
2361                 int64_t delta = MIN(adjustment,
2362                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]);
2363                 (void) arc_evict(arc_mfu, 0, delta, FALSE,
2364                     ARC_BUFC_METADATA);
2365         }
2366
2367         /*
2368          * Adjust ghost lists
2369          */
2370
2371         adjustment = arc_mru->arcs_size + arc_mru_ghost->arcs_size - arc_c;
2372
2373         if (adjustment > 0 && arc_mru_ghost->arcs_size > 0) {
2374                 delta = MIN(arc_mru_ghost->arcs_size, adjustment);
2375                 arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, 0, delta);
2376         }
2377
2378         adjustment =
2379             arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size - arc_c;
2380
2381         if (adjustment > 0 && arc_mfu_ghost->arcs_size > 0) {
2382                 delta = MIN(arc_mfu_ghost->arcs_size, adjustment);
2383                 arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, 0, delta);
2384         }
2385 }
2386
2387 static void
2388 arc_do_user_evicts(void)
2389 {
2390         static arc_buf_t *tmp_arc_eviction_list;
2391
2392         /*
2393          * Move list over to avoid LOR
2394          */
2395 restart:
2396         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
2397         tmp_arc_eviction_list = arc_eviction_list;
2398         arc_eviction_list = NULL;
2399         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
2400
2401         while (tmp_arc_eviction_list != NULL) {
2402                 arc_buf_t *buf = tmp_arc_eviction_list;
2403                 tmp_arc_eviction_list = buf->b_next;
2404                 mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
2405                 buf->b_hdr = NULL;
2406                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
2407
2408                 if (buf->b_efunc != NULL)
2409                         VERIFY0(buf->b_efunc(buf->b_private));
2410
2411                 buf->b_efunc = NULL;
2412                 buf->b_private = NULL;
2413                 kmem_cache_free(buf_cache, buf);
2414         }
2415
2416         if (arc_eviction_list != NULL)
2417                 goto restart;
2418 }
2419
2420 /*
2421  * Flush all *evictable* data from the cache for the given spa.
2422  * NOTE: this will not touch "active" (i.e. referenced) data.
2423  */
2424 void
2425 arc_flush(spa_t *spa)
2426 {
2427         uint64_t guid = 0;
2428
2429         if (spa)
2430                 guid = spa_load_guid(spa);
2431
2432         while (arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]) {
2433                 (void) arc_evict(arc_mru, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
2434                 if (spa)
2435                         break;
2436         }
2437         while (arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]) {
2438                 (void) arc_evict(arc_mru, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_METADATA);
2439                 if (spa)
2440                         break;
2441         }
2442         while (arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]) {
2443                 (void) arc_evict(arc_mfu, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
2444                 if (spa)
2445                         break;
2446         }
2447         while (arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]) {
2448                 (void) arc_evict(arc_mfu, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_METADATA);
2449                 if (spa)
2450                         break;
2451         }
2452
2453         arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, guid, -1);
2454         arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, guid, -1);
2455
2456         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
2457         arc_do_user_evicts();
2458         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
2459         ASSERT(spa || arc_eviction_list == NULL);
2460 }
2461
2462 void
2463 arc_shrink(void)
2464 {
2465
2466         if (arc_c > arc_c_min) {
2467                 uint64_t to_free;
2468
2469                 DTRACE_PROBE4(arc__shrink, uint64_t, arc_c, uint64_t,
2470                         arc_c_min, uint64_t, arc_p, uint64_t, to_free);
2471 #ifdef _KERNEL
2472                 to_free = arc_c >> arc_shrink_shift;
2473 #else
2474                 to_free = arc_c >> arc_shrink_shift;
2475 #endif
2476                 if (arc_c > arc_c_min + to_free)
2477                         atomic_add_64(&arc_c, -to_free);
2478                 else
2479                         arc_c = arc_c_min;
2480
2481                 atomic_add_64(&arc_p, -(arc_p >> arc_shrink_shift));
2482                 if (arc_c > arc_size)
2483                         arc_c = MAX(arc_size, arc_c_min);
2484                 if (arc_p > arc_c)
2485                         arc_p = (arc_c >> 1);
2486
2487                 DTRACE_PROBE2(arc__shrunk, uint64_t, arc_c, uint64_t,
2488                         arc_p);
2489
2490                 ASSERT(arc_c >= arc_c_min);
2491                 ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2492         }
2493
2494         if (arc_size > arc_c) {
2495                 DTRACE_PROBE2(arc__shrink_adjust, uint64_t, arc_size,
2496                         uint64_t, arc_c);
2497                 arc_adjust();
2498         }
2499 }
2500
2501 static int needfree = 0;
2502
2503 static int
2504 arc_reclaim_needed(void)
2505 {
2506
2507 #ifdef _KERNEL
2508
2509         if (needfree) {
2510                 DTRACE_PROBE(arc__reclaim_needfree);
2511                 return (1);
2512         }
2513
2514         /*
2515          * Cooperate with pagedaemon when it's time for it to scan
2516          * and reclaim some pages.
2517          */
2518         if (freemem < zfs_arc_free_target) {
2519                 DTRACE_PROBE2(arc__reclaim_freemem, uint64_t,
2520                     freemem, uint64_t, zfs_arc_free_target);
2521                 return (1);
2522         }
2523
2524 #ifdef sun
2525         /*
2526          * take 'desfree' extra pages, so we reclaim sooner, rather than later
2527          */
2528         extra = desfree;
2529
2530         /*
2531          * check that we're out of range of the pageout scanner.  It starts to
2532          * schedule paging if freemem is less than lotsfree and needfree.
2533          * lotsfree is the high-water mark for pageout, and needfree is the
2534          * number of needed free pages.  We add extra pages here to make sure
2535          * the scanner doesn't start up while we're freeing memory.
2536          */
2537         if (freemem < lotsfree + needfree + extra)
2538                 return (1);
2539
2540         /*
2541          * check to make sure that swapfs has enough space so that anon
2542          * reservations can still succeed. anon_resvmem() checks that the
2543          * availrmem is greater than swapfs_minfree, and the number of reserved
2544          * swap pages.  We also add a bit of extra here just to prevent
2545          * circumstances from getting really dire.
2546          */
2547         if (availrmem < swapfs_minfree + swapfs_reserve + extra)
2548                 return (1);
2549
2550         /*
2551          * Check that we have enough availrmem that memory locking (e.g., via
2552          * mlock(3C) or memcntl(2)) can still succeed.  (pages_pp_maximum
2553          * stores the number of pages that cannot be locked; when availrmem
2554          * drops below pages_pp_maximum, page locking mechanisms such as
2555          * page_pp_lock() will fail.)
2556          */
2557         if (availrmem <= pages_pp_maximum)
2558                 return (1);
2559
2560 #endif  /* sun */
2561 #if defined(__i386) || !defined(UMA_MD_SMALL_ALLOC)
2562         /*
2563          * If we're on an i386 platform, it's possible that we'll exhaust the
2564          * kernel heap space before we ever run out of available physical
2565          * memory.  Most checks of the size of the heap_area compare against
2566          * tune.t_minarmem, which is the minimum available real memory that we
2567          * can have in the system.  However, this is generally fixed at 25 pages
2568          * which is so low that it's useless.  In this comparison, we seek to
2569          * calculate the total heap-size, and reclaim if more than 3/4ths of the
2570          * heap is allocated.  (Or, in the calculation, if less than 1/4th is
2571          * free)
2572          */
2573         if (vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE) <
2574             (vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE | VMEM_ALLOC) >> 2)) {
2575                 DTRACE_PROBE2(arc__reclaim_used, uint64_t,
2576                     vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE), uint64_t,
2577                     (vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE | VMEM_ALLOC)) >> 2);
2578                 return (1);
2579         }
2580 #endif
2581 #ifdef sun
2582         /*
2583          * If zio data pages are being allocated out of a separate heap segment,
2584          * then enforce that the size of available vmem for this arena remains
2585          * above about 1/16th free.
2586          *
2587          * Note: The 1/16th arena free requirement was put in place
2588          * to aggressively evict memory from the arc in order to avoid
2589          * memory fragmentation issues.
2590          */
2591         if (zio_arena != NULL &&
2592             vmem_size(zio_arena, VMEM_FREE) <
2593             (vmem_size(zio_arena, VMEM_ALLOC) >> 4))
2594                 return (1);
2595 #endif  /* sun */
2596 #else   /* _KERNEL */
2597         if (spa_get_random(100) == 0)
2598                 return (1);
2599 #endif  /* _KERNEL */
2600         DTRACE_PROBE(arc__reclaim_no);
2601
2602         return (0);
2603 }
2604
2605 extern kmem_cache_t     *zio_buf_cache[];
2606 extern kmem_cache_t     *zio_data_buf_cache[];
2607
2608 static void __noinline
2609 arc_kmem_reap_now(arc_reclaim_strategy_t strat)
2610 {
2611         size_t                  i;
2612         kmem_cache_t            *prev_cache = NULL;
2613         kmem_cache_t            *prev_data_cache = NULL;
2614
2615         DTRACE_PROBE(arc__kmem_reap_start);
2616 #ifdef _KERNEL
2617         if (arc_meta_used >= arc_meta_limit) {
2618                 /*
2619                  * We are exceeding our meta-data cache limit.
2620                  * Purge some DNLC entries to release holds on meta-data.
2621                  */
2622                 dnlc_reduce_cache((void *)(uintptr_t)arc_reduce_dnlc_percent);
2623         }
2624 #if defined(__i386)
2625         /*
2626          * Reclaim unused memory from all kmem caches.
2627          */
2628         kmem_reap();
2629 #endif
2630 #endif
2631
2632         /*
2633          * An aggressive reclamation will shrink the cache size as well as
2634          * reap free buffers from the arc kmem caches.
2635          */
2636         if (strat == ARC_RECLAIM_AGGR)
2637                 arc_shrink();
2638
2639         for (i = 0; i < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; i++) {
2640                 if (zio_buf_cache[i] != prev_cache) {
2641                         prev_cache = zio_buf_cache[i];
2642                         kmem_cache_reap_now(zio_buf_cache[i]);
2643                 }
2644                 if (zio_data_buf_cache[i] != prev_data_cache) {
2645                         prev_data_cache = zio_data_buf_cache[i];
2646                         kmem_cache_reap_now(zio_data_buf_cache[i]);
2647                 }
2648         }
2649         kmem_cache_reap_now(buf_cache);
2650         kmem_cache_reap_now(hdr_cache);
2651
2652 #ifdef sun
2653         /*
2654          * Ask the vmem arena to reclaim unused memory from its
2655          * quantum caches.
2656          */
2657         if (zio_arena != NULL && strat == ARC_RECLAIM_AGGR)
2658                 vmem_qcache_reap(zio_arena);
2659 #endif
2660         DTRACE_PROBE(arc__kmem_reap_end);
2661 }
2662
2663 static void
2664 arc_reclaim_thread(void *dummy __unused)
2665 {
2666         clock_t                 growtime = 0;
2667         arc_reclaim_strategy_t  last_reclaim = ARC_RECLAIM_CONS;
2668         callb_cpr_t             cpr;
2669
2670         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &arc_reclaim_thr_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
2671
2672         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
2673         while (arc_thread_exit == 0) {
2674                 if (arc_reclaim_needed()) {
2675
2676                         if (arc_no_grow) {
2677                                 if (last_reclaim == ARC_RECLAIM_CONS) {
2678                                         DTRACE_PROBE(arc__reclaim_aggr_no_grow);
2679                                         last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2680                                 } else {
2681                                         last_reclaim = ARC_RECLAIM_CONS;
2682                                 }
2683                         } else {
2684                                 arc_no_grow = TRUE;
2685                                 last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2686                                 DTRACE_PROBE(arc__reclaim_aggr);
2687                                 membar_producer();
2688                         }
2689
2690                         /* reset the growth delay for every reclaim */
2691                         growtime = ddi_get_lbolt() + (arc_grow_retry * hz);
2692
2693                         if (needfree && last_reclaim == ARC_RECLAIM_CONS) {
2694                                 /*
2695                                  * If needfree is TRUE our vm_lowmem hook
2696                                  * was called and in that case we must free some
2697                                  * memory, so switch to aggressive mode.
2698                                  */
2699                                 arc_no_grow = TRUE;
2700                                 last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2701                         }
2702                         arc_kmem_reap_now(last_reclaim);
2703                         arc_warm = B_TRUE;
2704
2705                 } else if (arc_no_grow && ddi_get_lbolt() >= growtime) {
2706                         arc_no_grow = FALSE;
2707                 }
2708
2709                 arc_adjust();
2710
2711                 if (arc_eviction_list != NULL)
2712                         arc_do_user_evicts();
2713
2714 #ifdef _KERNEL
2715                 if (needfree) {
2716                         needfree = 0;
2717                         wakeup(&needfree);
2718                 }
2719 #endif
2720
2721                 /* block until needed, or one second, whichever is shorter */
2722                 CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
2723                 (void) cv_timedwait(&arc_reclaim_thr_cv,
2724                     &arc_reclaim_thr_lock, hz);
2725                 CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &arc_reclaim_thr_lock);
2726         }
2727
2728         arc_thread_exit = 0;
2729         cv_broadcast(&arc_reclaim_thr_cv);
2730         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);           /* drops arc_reclaim_thr_lock */
2731         thread_exit();
2732 }
2733
2734 /*
2735  * Adapt arc info given the number of bytes we are trying to add and
2736  * the state that we are comming from.  This function is only called
2737  * when we are adding new content to the cache.
2738  */
2739 static void
2740 arc_adapt(int bytes, arc_state_t *state)
2741 {
2742         int mult;
2743         uint64_t arc_p_min = (arc_c >> arc_p_min_shift);
2744
2745         if (state == arc_l2c_only)
2746                 return;
2747
2748         ASSERT(bytes > 0);
2749         /*
2750          * Adapt the target size of the MRU list:
2751          *      - if we just hit in the MRU ghost list, then increase
2752          *        the target size of the MRU list.
2753          *      - if we just hit in the MFU ghost list, then increase
2754          *        the target size of the MFU list by decreasing the
2755          *        target size of the MRU list.
2756          */
2757         if (state == arc_mru_ghost) {
2758                 mult = ((arc_mru_ghost->arcs_size >= arc_mfu_ghost->arcs_size) ?
2759                     1 : (arc_mfu_ghost->arcs_size/arc_mru_ghost->arcs_size));
2760                 mult = MIN(mult, 10); /* avoid wild arc_p adjustment */
2761
2762                 arc_p = MIN(arc_c - arc_p_min, arc_p + bytes * mult);
2763         } else if (state == arc_mfu_ghost) {
2764                 uint64_t delta;
2765
2766                 mult = ((arc_mfu_ghost->arcs_size >= arc_mru_ghost->arcs_size) ?
2767                     1 : (arc_mru_ghost->arcs_size/arc_mfu_ghost->arcs_size));
2768                 mult = MIN(mult, 10);
2769
2770                 delta = MIN(bytes * mult, arc_p);
2771                 arc_p = MAX(arc_p_min, arc_p - delta);
2772         }
2773         ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2774
2775         if (arc_reclaim_needed()) {
2776                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
2777                 return;
2778         }
2779
2780         if (arc_no_grow)
2781                 return;
2782
2783         if (arc_c >= arc_c_max)
2784                 return;
2785
2786         /*
2787          * If we're within (2 * maxblocksize) bytes of the target
2788          * cache size, increment the target cache size
2789          */
2790         if (arc_size > arc_c - (2ULL << SPA_MAXBLOCKSHIFT)) {
2791                 DTRACE_PROBE1(arc__inc_adapt, int, bytes);
2792                 atomic_add_64(&arc_c, (int64_t)bytes);
2793                 if (arc_c > arc_c_max)
2794                         arc_c = arc_c_max;
2795                 else if (state == arc_anon)
2796                         atomic_add_64(&arc_p, (int64_t)bytes);
2797                 if (arc_p > arc_c)
2798                         arc_p = arc_c;
2799         }
2800         ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2801 }
2802
2803 /*
2804  * Check if the cache has reached its limits and eviction is required
2805  * prior to insert.
2806  */
2807 static int
2808 arc_evict_needed(arc_buf_contents_t type)
2809 {
2810         if (type == ARC_BUFC_METADATA && arc_meta_used >= arc_meta_limit)
2811                 return (1);
2812
2813         if (arc_reclaim_needed())
2814                 return (1);
2815
2816         return (arc_size > arc_c);
2817 }
2818
2819 /*
2820  * The buffer, supplied as the first argument, needs a data block.
2821  * So, if we are at cache max, determine which cache should be victimized.
2822  * We have the following cases:
2823  *
2824  * 1. Insert for MRU, p > sizeof(arc_anon + arc_mru) ->
2825  * In this situation if we're out of space, but the resident size of the MFU is
2826  * under the limit, victimize the MFU cache to satisfy this insertion request.
2827  *
2828  * 2. Insert for MRU, p <= sizeof(arc_anon + arc_mru) ->
2829  * Here, we've used up all of the available space for the MRU, so we need to
2830  * evict from our own cache instead.  Evict from the set of resident MRU
2831  * entries.
2832  *
2833  * 3. Insert for MFU (c - p) > sizeof(arc_mfu) ->
2834  * c minus p represents the MFU space in the cache, since p is the size of the
2835  * cache that is dedicated to the MRU.  In this situation there's still space on
2836  * the MFU side, so the MRU side needs to be victimized.
2837  *
2838  * 4. Insert for MFU (c - p) < sizeof(arc_mfu) ->
2839  * MFU's resident set is consuming more space than it has been allotted.  In
2840  * this situation, we must victimize our own cache, the MFU, for this insertion.
2841  */
2842 static void
2843 arc_get_data_buf(arc_buf_t *buf)
2844 {
2845         arc_state_t             *state = buf->b_hdr->b_state;
2846         uint64_t                size = buf->b_hdr->b_size;
2847         arc_buf_contents_t      type = buf->b_hdr->b_type;
2848
2849         arc_adapt(size, state);
2850
2851         /*
2852          * We have not yet reached cache maximum size,
2853          * just allocate a new buffer.
2854          */
2855         if (!arc_evict_needed(type)) {
2856                 if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2857                         buf->b_data = zio_buf_alloc(size);
2858                         arc_space_consume(size, ARC_SPACE_DATA);
2859                 } else {
2860                         ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
2861                         buf->b_data = zio_data_buf_alloc(size);
2862                         ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, size);
2863                         atomic_add_64(&arc_size, size);
2864                 }
2865                 goto out;
2866         }
2867
2868         /*
2869          * If we are prefetching from the mfu ghost list, this buffer
2870          * will end up on the mru list; so steal space from there.
2871          */
2872         if (state == arc_mfu_ghost)
2873                 state = buf->b_hdr->b_flags & ARC_PREFETCH ? arc_mru : arc_mfu;
2874         else if (state == arc_mru_ghost)
2875                 state = arc_mru;
2876
2877         if (state == arc_mru || state == arc_anon) {
2878                 uint64_t mru_used = arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size;
2879                 state = (arc_mfu->arcs_lsize[type] >= size &&
2880                     arc_p > mru_used) ? arc_mfu : arc_mru;
2881         } else {
2882                 /* MFU cases */
2883                 uint64_t mfu_space = arc_c - arc_p;
2884                 state =  (arc_mru->arcs_lsize[type] >= size &&
2885                     mfu_space > arc_mfu->arcs_size) ? arc_mru : arc_mfu;
2886         }
2887         if ((buf->b_data = arc_evict(state, 0, size, TRUE, type)) == NULL) {
2888                 if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2889                         buf->b_data = zio_buf_alloc(size);
2890                         arc_space_consume(size, ARC_SPACE_DATA);
2891                 } else {
2892                         ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
2893                         buf->b_data = zio_data_buf_alloc(size);
2894                         ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, size);
2895                         atomic_add_64(&arc_size, size);
2896                 }
2897                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_recycle_miss);
2898         }
2899         ASSERT(buf->b_data != NULL);
2900 out:
2901         /*
2902          * Update the state size.  Note that ghost states have a
2903          * "ghost size" and so don't need to be updated.
2904          */
2905         if (!GHOST_STATE(buf->b_hdr->b_state)) {
2906                 arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
2907
2908                 atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_size, size);
2909                 if (list_link_active(&hdr->b_arc_node)) {
2910                         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
2911                         atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_lsize[type], size);
2912                 }
2913                 /*
2914                  * If we are growing the cache, and we are adding anonymous
2915                  * data, and we have outgrown arc_p, update arc_p
2916                  */
2917                 if (arc_size < arc_c && hdr->b_state == arc_anon &&
2918                     arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size > arc_p)
2919                         arc_p = MIN(arc_c, arc_p + size);
2920         }
2921         ARCSTAT_BUMP(arcstat_allocated);
2922 }
2923
2924 /*
2925  * This routine is called whenever a buffer is accessed.
2926  * NOTE: the hash lock is dropped in this function.
2927  */
2928 static void
2929 arc_access(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t *hash_lock)
2930 {
2931         clock_t now;
2932
2933         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
2934
2935         if (buf->b_state == arc_anon) {
2936                 /*
2937                  * This buffer is not in the cache, and does not
2938                  * appear in our "ghost" list.  Add the new buffer
2939                  * to the MRU state.
2940                  */
2941
2942                 ASSERT(buf->b_arc_access == 0);
2943                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2944                 DTRACE_PROBE1(new_state__mru, arc_buf_hdr_t *, buf);
2945                 arc_change_state(arc_mru, buf, hash_lock);
2946
2947         } else if (buf->b_state == arc_mru) {
2948                 now = ddi_get_lbolt();
2949
2950                 /*
2951                  * If this buffer is here because of a prefetch, then either:
2952                  * - clear the flag if this is a "referencing" read
2953                  *   (any subsequent access will bump this into the MFU state).
2954                  * or
2955                  * - move the buffer to the head of the list if this is
2956                  *   another prefetch (to make it less likely to be evicted).
2957                  */
2958                 if ((buf->b_flags & ARC_PREFETCH) != 0) {
2959                         if (refcount_count(&buf->b_refcnt) == 0) {
2960                                 ASSERT(list_link_active(&buf->b_arc_node));
2961                         } else {
2962                                 buf->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
2963                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_hits);
2964                         }
2965                         buf->b_arc_access = now;
2966                         return;
2967                 }
2968
2969                 /*
2970                  * This buffer has been "accessed" only once so far,
2971                  * but it is still in the cache. Move it to the MFU
2972                  * state.
2973                  */
2974                 if (now > buf->b_arc_access + ARC_MINTIME) {
2975                         /*
2976                          * More than 125ms have passed since we
2977                          * instantiated this buffer.  Move it to the
2978                          * most frequently used state.
2979                          */
2980                         buf->b_arc_access = now;
2981                         DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2982                         arc_change_state(arc_mfu, buf, hash_lock);
2983                 }
2984                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_hits);
2985         } else if (buf->b_state == arc_mru_ghost) {
2986                 arc_state_t     *new_state;
2987                 /*
2988                  * This buffer has been "accessed" recently, but
2989                  * was evicted from the cache.  Move it to the
2990                  * MFU state.
2991                  */
2992
2993                 if (buf->b_flags & ARC_PREFETCH) {
2994                         new_state = arc_mru;
2995                         if (refcount_count(&buf->b_refcnt) > 0)
2996                                 buf->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
2997                         DTRACE_PROBE1(new_state__mru, arc_buf_hdr_t *, buf);
2998                 } else {
2999                         new_state = arc_mfu;
3000                         DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
3001                 }
3002
3003                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
3004                 arc_change_state(new_state, buf, hash_lock);
3005
3006                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_ghost_hits);
3007         } else if (buf->b_state == arc_mfu) {
3008                 /*
3009                  * This buffer has been accessed more than once and is
3010                  * still in the cache.  Keep it in the MFU state.
3011                  *
3012                  * NOTE: an add_reference() that occurred when we did
3013                  * the arc_read() will have kicked this off the list.
3014                  * If it was a prefetch, we will explicitly move it to
3015                  * the head of the list now.
3016                  */
3017                 if ((buf->b_flags & ARC_PREFETCH) != 0) {
3018                         ASSERT(refcount_count(&buf->b_refcnt) == 0);
3019                         ASSERT(list_link_active(&buf->b_arc_node));
3020                 }
3021                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mfu_hits);
3022                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
3023         } else if (buf->b_state == arc_mfu_ghost) {
3024                 arc_state_t     *new_state = arc_mfu;
3025                 /*
3026                  * This buffer has been accessed more than once but has
3027                  * been evicted from the cache.  Move it back to the
3028                  * MFU state.
3029                  */
3030
3031                 if (buf->b_flags & ARC_PREFETCH) {
3032                         /*
3033                          * This is a prefetch access...
3034                          * move this block back to the MRU state.
3035                          */
3036                         ASSERT0(refcount_count(&buf->b_refcnt));
3037                         new_state = arc_mru;
3038                 }
3039
3040                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
3041                 DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
3042                 arc_change_state(new_state, buf, hash_lock);
3043
3044                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mfu_ghost_hits);
3045         } else if (buf->b_state == arc_l2c_only) {
3046                 /*
3047                  * This buffer is on the 2nd Level ARC.
3048                  */
3049
3050                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
3051                 DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
3052                 arc_change_state(arc_mfu, buf, hash_lock);
3053         } else {
3054                 ASSERT(!"invalid arc state");
3055         }
3056 }
3057
3058 /* a generic arc_done_func_t which you can use */
3059 /* ARGSUSED */
3060 void
3061 arc_bcopy_func(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
3062 {
3063         if (zio == NULL || zio->io_error == 0)
3064                 bcopy(buf->b_data, arg, buf->b_hdr->b_size);
3065         VERIFY(arc_buf_remove_ref(buf, arg));
3066 }
3067
3068 /* a generic arc_done_func_t */
3069 void
3070 arc_getbuf_func(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
3071 {
3072         arc_buf_t **bufp = arg;
3073         if (zio && zio->io_error) {
3074                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(buf, arg));
3075                 *bufp = NULL;
3076         } else {
3077                 *bufp = buf;
3078                 ASSERT(buf->b_data);
3079         }
3080 }
3081
3082 static void
3083 arc_read_done(zio_t *zio)
3084 {
3085         arc_buf_hdr_t   *hdr;
3086         arc_buf_t       *buf;
3087         arc_buf_t       *abuf;  /* buffer we're assigning to callback */
3088         kmutex_t        *hash_lock = NULL;
3089         arc_callback_t  *callback_list, *acb;
3090         int             freeable = FALSE;
3091
3092         buf = zio->io_private;
3093         hdr = buf->b_hdr;
3094
3095         /*
3096          * The hdr was inserted into hash-table and removed from lists
3097          * prior to starting I/O.  We should find this header, since
3098          * it's in the hash table, and it should be legit since it's
3099          * not possible to evict it during the I/O.  The only possible
3100          * reason for it not to be found is if we were freed during the
3101          * read.
3102          */
3103         if (HDR_IN_HASH_TABLE(hdr)) {
3104                 ASSERT3U(hdr->b_birth, ==, BP_PHYSICAL_BIRTH(zio->io_bp));
3105                 ASSERT3U(hdr->b_dva.dva_word[0], ==,
3106                     BP_IDENTITY(zio->io_bp)->dva_word[0]);
3107                 ASSERT3U(hdr->b_dva.dva_word[1], ==,
3108                     BP_IDENTITY(zio->io_bp)->dva_word[1]);
3109
3110                 arc_buf_hdr_t *found = buf_hash_find(hdr->b_spa, zio->io_bp,
3111                     &hash_lock);
3112
3113                 ASSERT((found == NULL && HDR_FREED_IN_READ(hdr) &&
3114                     hash_lock == NULL) ||
3115                     (found == hdr &&
3116                     DVA_EQUAL(&hdr->b_dva, BP_IDENTITY(zio->io_bp))) ||
3117                     (found == hdr && HDR_L2_READING(hdr)));
3118         }
3119
3120         hdr->b_flags &= ~ARC_L2_EVICTED;
3121         if (l2arc_noprefetch && (hdr->b_flags & ARC_PREFETCH))
3122                 hdr->b_flags &= ~ARC_L2CACHE;
3123
3124         /* byteswap if necessary */
3125         callback_list = hdr->b_acb;
3126         ASSERT(callback_list != NULL);
3127         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(zio->io_bp) && zio->io_error == 0) {
3128                 dmu_object_byteswap_t bswap =
3129                     DMU_OT_BYTESWAP(BP_GET_TYPE(zio->io_bp));
3130                 arc_byteswap_func_t *func = BP_GET_LEVEL(zio->io_bp) > 0 ?
3131                     byteswap_uint64_array :
3132                     dmu_ot_byteswap[bswap].ob_func;
3133                 func(buf->b_data, hdr->b_size);
3134         }
3135
3136         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
3137 #ifdef illumos
3138         arc_buf_watch(buf);
3139 #endif /* illumos */
3140
3141         if (hash_lock && zio->io_error == 0 && hdr->b_state == arc_anon) {
3142                 /*
3143                  * Only call arc_access on anonymous buffers.  This is because
3144                  * if we've issued an I/O for an evicted buffer, we've already
3145                  * called arc_access (to prevent any simultaneous readers from
3146                  * getting confused).
3147                  */
3148                 arc_access(hdr, hash_lock);
3149         }
3150
3151         /* create copies of the data buffer for the callers */
3152         abuf = buf;
3153         for (acb = callback_list; acb; acb = acb->acb_next) {
3154                 if (acb->acb_done) {
3155                         if (abuf == NULL) {
3156                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_duplicate_reads);
3157                                 abuf = arc_buf_clone(buf);
3158                         }
3159                         acb->acb_buf = abuf;
3160                         abuf = NULL;
3161                 }
3162         }
3163         hdr->b_acb = NULL;
3164         hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3165         ASSERT(!HDR_BUF_AVAILABLE(hdr));
3166         if (abuf == buf) {
3167                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
3168                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
3169                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
3170         }
3171
3172         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt) || callback_list != NULL);
3173
3174         if (zio->io_error != 0) {
3175                 hdr->b_flags |= ARC_IO_ERROR;
3176                 if (hdr->b_state != arc_anon)
3177                         arc_change_state(arc_anon, hdr, hash_lock);
3178                 if (HDR_IN_HASH_TABLE(hdr))
3179                         buf_hash_remove(hdr);
3180                 freeable = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
3181         }
3182
3183         /*
3184          * Broadcast before we drop the hash_lock to avoid the possibility
3185          * that the hdr (and hence the cv) might be freed before we get to
3186          * the cv_broadcast().
3187          */
3188         cv_broadcast(&hdr->b_cv);
3189
3190         if (hash_lock) {
3191                 mutex_exit(hash_lock);
3192         } else {
3193                 /*
3194                  * This block was freed while we waited for the read to
3195                  * complete.  It has been removed from the hash table and
3196                  * moved to the anonymous state (so that it won't show up
3197                  * in the cache).
3198                  */
3199                 ASSERT3P(hdr->b_state, ==, arc_anon);
3200                 freeable = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
3201         }
3202
3203         /* execute each callback and free its structure */
3204         while ((acb = callback_list) != NULL) {
3205                 if (acb->acb_done)
3206                         acb->acb_done(zio, acb->acb_buf, acb->acb_private);
3207
3208                 if (acb->acb_zio_dummy != NULL) {
3209                         acb->acb_zio_dummy->io_error = zio->io_error;
3210                         zio_nowait(acb->acb_zio_dummy);
3211                 }
3212
3213                 callback_list = acb->acb_next;
3214                 kmem_free(acb, sizeof (arc_callback_t));
3215         }
3216
3217         if (freeable)
3218                 arc_hdr_destroy(hdr);
3219 }
3220
3221 /*
3222  * "Read" the block block at the specified DVA (in bp) via the
3223  * cache.  If the block is found in the cache, invoke the provided
3224  * callback immediately and return.  Note that the `zio' parameter
3225  * in the callback will be NULL in this case, since no IO was
3226  * required.  If the block is not in the cache pass the read request
3227  * on to the spa with a substitute callback function, so that the
3228  * requested block will be added to the cache.
3229  *
3230  * If a read request arrives for a block that has a read in-progress,
3231  * either wait for the in-progress read to complete (and return the
3232  * results); or, if this is a read with a "done" func, add a record
3233  * to the read to invoke the "done" func when the read completes,
3234  * and return; or just return.
3235  *
3236  * arc_read_done() will invoke all the requested "done" functions
3237  * for readers of this block.
3238  */
3239 int
3240 arc_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp, arc_done_func_t *done,
3241     void *private, zio_priority_t priority, int zio_flags, uint32_t *arc_flags,
3242     const zbookmark_phys_t *zb)
3243 {
3244         arc_buf_hdr_t *hdr = NULL;
3245         arc_buf_t *buf = NULL;
3246         kmutex_t *hash_lock = NULL;
3247         zio_t *rzio;
3248         uint64_t guid = spa_load_guid(spa);
3249
3250         ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp) ||
3251             BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
3252
3253 top:
3254         if (!BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3255                 /*
3256                  * Embedded BP's have no DVA and require no I/O to "read".
3257                  * Create an anonymous arc buf to back it.
3258                  */
3259                 hdr = buf_hash_find(guid, bp, &hash_lock);
3260         }
3261
3262         if (hdr != NULL && hdr->b_datacnt > 0) {
3263
3264                 *arc_flags |= ARC_CACHED;
3265
3266                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
3267
3268                         if (*arc_flags & ARC_WAIT) {
3269                                 cv_wait(&hdr->b_cv, hash_lock);
3270                                 mutex_exit(hash_lock);
3271                                 goto top;
3272                         }
3273                         ASSERT(*arc_flags & ARC_NOWAIT);
3274
3275                         if (done) {
3276                                 arc_callback_t  *acb = NULL;
3277
3278                                 acb = kmem_zalloc(sizeof (arc_callback_t),
3279                                     KM_SLEEP);
3280                                 acb->acb_done = done;
3281                                 acb->acb_private = private;
3282                                 if (pio != NULL)
3283                                         acb->acb_zio_dummy = zio_null(pio,
3284                                             spa, NULL, NULL, NULL, zio_flags);
3285
3286                                 ASSERT(acb->acb_done != NULL);
3287                                 acb->acb_next = hdr->b_acb;
3288                                 hdr->b_acb = acb;
3289                                 add_reference(hdr, hash_lock, private);
3290                                 mutex_exit(hash_lock);
3291                                 return (0);
3292                         }
3293                         mutex_exit(hash_lock);
3294                         return (0);
3295                 }
3296
3297                 ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
3298
3299                 if (done) {
3300                         add_reference(hdr, hash_lock, private);
3301                         /*
3302                          * If this block is already in use, create a new
3303                          * copy of the data so that we will be guaranteed
3304                          * that arc_release() will always succeed.
3305                          */
3306                         buf = hdr->b_buf;
3307                         ASSERT(buf);
3308                         ASSERT(buf->b_data);
3309                         if (HDR_BUF_AVAILABLE(hdr)) {
3310                                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
3311                                 hdr->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
3312                         } else {
3313                                 buf = arc_buf_clone(buf);
3314                         }
3315
3316                 } else if (*arc_flags & ARC_PREFETCH &&
3317                     refcount_count(&hdr->b_refcnt) == 0) {
3318                         hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
3319                 }
3320                 DTRACE_PROBE1(arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
3321                 arc_access(hdr, hash_lock);
3322                 if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
3323                         hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3324                 if (*arc_flags & ARC_L2COMPRESS)
3325                         hdr->b_flags |= ARC_L2COMPRESS;
3326                 mutex_exit(hash_lock);
3327                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_hits);
3328                 ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
3329                     demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
3330                     data, metadata, hits);
3331
3332                 if (done)
3333                         done(NULL, buf, private);
3334         } else {
3335                 uint64_t size = BP_GET_LSIZE(bp);
3336                 arc_callback_t *acb;
3337                 vdev_t *vd = NULL;
3338                 uint64_t addr = 0;
3339                 boolean_t devw = B_FALSE;
3340                 enum zio_compress b_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
3341                 uint64_t b_asize = 0;
3342
3343                 if (hdr == NULL) {
3344                         /* this block is not in the cache */
3345                         arc_buf_hdr_t *exists = NULL;
3346                         arc_buf_contents_t type = BP_GET_BUFC_TYPE(bp);
3347                         buf = arc_buf_alloc(spa, size, private, type);
3348                         hdr = buf->b_hdr;
3349                         if (!BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3350                                 hdr->b_dva = *BP_IDENTITY(bp);
3351                                 hdr->b_birth = BP_PHYSICAL_BIRTH(bp);
3352                                 hdr->b_cksum0 = bp->blk_cksum.zc_word[0];
3353                                 exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3354                         }
3355                         if (exists != NULL) {
3356                                 /* somebody beat us to the hash insert */
3357                                 mutex_exit(hash_lock);
3358                                 buf_discard_identity(hdr);
3359                                 (void) arc_buf_remove_ref(buf, private);
3360                                 goto top; /* restart the IO request */
3361                         }
3362                         /* if this is a prefetch, we don't have a reference */
3363                         if (*arc_flags & ARC_PREFETCH) {
3364                                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock,
3365                                     private);
3366                                 hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
3367                         }
3368                         if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
3369                                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3370                         if (*arc_flags & ARC_L2COMPRESS)
3371                                 hdr->b_flags |= ARC_L2COMPRESS;
3372                         if (BP_GET_LEVEL(bp) > 0)
3373                                 hdr->b_flags |= ARC_INDIRECT;
3374                 } else {
3375                         /* this block is in the ghost cache */
3376                         ASSERT(GHOST_STATE(hdr->b_state));
3377                         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
3378                         ASSERT0(refcount_count(&hdr->b_refcnt));
3379                         ASSERT(hdr->b_buf == NULL);
3380
3381                         /* if this is a prefetch, we don't have a reference */
3382                         if (*arc_flags & ARC_PREFETCH)
3383                                 hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
3384                         else
3385                                 add_reference(hdr, hash_lock, private);
3386                         if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
3387                                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3388                         if (*arc_flags & ARC_L2COMPRESS)
3389                                 hdr->b_flags |= ARC_L2COMPRESS;
3390                         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
3391                         buf->b_hdr = hdr;
3392                         buf->b_data = NULL;
3393                         buf->b_efunc = NULL;
3394                         buf->b_private = NULL;
3395                         buf->b_next = NULL;
3396                         hdr->b_buf = buf;
3397                         ASSERT(hdr->b_datacnt == 0);
3398                         hdr->b_datacnt = 1;
3399                         arc_get_data_buf(buf);
3400                         arc_access(hdr, hash_lock);
3401                 }
3402
3403                 ASSERT(!GHOST_STATE(hdr->b_state));
3404
3405                 acb = kmem_zalloc(sizeof (arc_callback_t), KM_SLEEP);
3406                 acb->acb_done = done;
3407                 acb->acb_private = private;
3408
3409                 ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3410                 hdr->b_acb = acb;
3411                 hdr->b_flags |= ARC_IO_IN_PROGRESS;
3412
3413                 if (hdr->b_l2hdr != NULL &&
3414                     (vd = hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_vdev) != NULL) {
3415                         devw = hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_writing;
3416                         addr = hdr->b_l2hdr->b_daddr;
3417                         b_compress = hdr->b_l2hdr->b_compress;
3418                         b_asize = hdr->b_l2hdr->b_asize;
3419                         /*
3420                          * Lock out device removal.
3421                          */
3422                         if (vdev_is_dead(vd) ||
3423                             !spa_config_tryenter(spa, SCL_L2ARC, vd, RW_READER))
3424                                 vd = NULL;
3425                 }
3426
3427                 if (hash_lock != NULL)
3428                         mutex_exit(hash_lock);
3429
3430                 /*
3431                  * At this point, we have a level 1 cache miss.  Try again in
3432                  * L2ARC if possible.
3433                  */
3434                 ASSERT3U(hdr->b_size, ==, size);
3435                 DTRACE_PROBE4(arc__miss, arc_buf_hdr_t *, hdr, blkptr_t *, bp,
3436                     uint64_t, size, zbookmark_phys_t *, zb);
3437                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_misses);
3438                 ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
3439                     demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
3440                     data, metadata, misses);
3441 #ifdef _KERNEL
3442                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
3443 #endif
3444
3445                 if (vd != NULL && l2arc_ndev != 0 && !(l2arc_norw && devw)) {
3446                         /*
3447                          * Read from the L2ARC if the following are true:
3448                          * 1. The L2ARC vdev was previously cached.
3449                          * 2. This buffer still has L2ARC metadata.
3450                          * 3. This buffer isn't currently writing to the L2ARC.
3451                          * 4. The L2ARC entry wasn't evicted, which may
3452                          *    also have invalidated the vdev.
3453                          * 5. This isn't prefetch and l2arc_noprefetch is set.
3454                          */
3455                         if (hdr->b_l2hdr != NULL &&
3456                             !HDR_L2_WRITING(hdr) && !HDR_L2_EVICTED(hdr) &&
3457                             !(l2arc_noprefetch && HDR_PREFETCH(hdr))) {
3458                                 l2arc_read_callback_t *cb;
3459
3460                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
3461                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_hits);
3462
3463                                 cb = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_read_callback_t),
3464                                     KM_SLEEP);
3465                                 cb->l2rcb_buf = buf;
3466                                 cb->l2rcb_spa = spa;
3467                                 cb->l2rcb_bp = *bp;
3468                                 cb->l2rcb_zb = *zb;
3469                                 cb->l2rcb_flags = zio_flags;
3470                                 cb->l2rcb_compress = b_compress;
3471
3472                                 ASSERT(addr >= VDEV_LABEL_START_SIZE &&
3473                                     addr + size < vd->vdev_psize -
3474                                     VDEV_LABEL_END_SIZE);
3475
3476                                 /*
3477                                  * l2arc read.  The SCL_L2ARC lock will be
3478                                  * released by l2arc_read_done().
3479                                  * Issue a null zio if the underlying buffer
3480                                  * was squashed to zero size by compression.
3481                                  */
3482                                 if (b_compress == ZIO_COMPRESS_EMPTY) {
3483                                         rzio = zio_null(pio, spa, vd,
3484                                             l2arc_read_done, cb,
3485                                             zio_flags | ZIO_FLAG_DONT_CACHE |
3486                                             ZIO_FLAG_CANFAIL |
3487                                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE |
3488                                             ZIO_FLAG_DONT_RETRY);
3489                                 } else {
3490                                         rzio = zio_read_phys(pio, vd, addr,
3491                                             b_asize, buf->b_data,
3492                                             ZIO_CHECKSUM_OFF,
3493                                             l2arc_read_done, cb, priority,
3494                                             zio_flags | ZIO_FLAG_DONT_CACHE |
3495                                             ZIO_FLAG_CANFAIL |
3496                                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE |
3497                                             ZIO_FLAG_DONT_RETRY, B_FALSE);
3498                                 }
3499                                 DTRACE_PROBE2(l2arc__read, vdev_t *, vd,
3500                                     zio_t *, rzio);
3501                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_read_bytes, b_asize);
3502
3503                                 if (*arc_flags & ARC_NOWAIT) {
3504                                         zio_nowait(rzio);
3505                                         return (0);
3506                                 }
3507
3508                                 ASSERT(*arc_flags & ARC_WAIT);
3509                                 if (zio_wait(rzio) == 0)
3510                                         return (0);
3511
3512                                 /* l2arc read error; goto zio_read() */
3513                         } else {
3514                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__miss,
3515                                     arc_buf_hdr_t *, hdr);
3516                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_misses);
3517                                 if (HDR_L2_WRITING(hdr))
3518                                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_rw_clash);
3519                                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, vd);
3520                         }
3521                 } else {
3522                         if (vd != NULL)
3523                                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, vd);
3524                         if (l2arc_ndev != 0) {
3525                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__miss,
3526                                     arc_buf_hdr_t *, hdr);
3527                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_misses);
3528                         }
3529                 }
3530
3531                 rzio = zio_read(pio, spa, bp, buf->b_data, size,
3532                     arc_read_done, buf, priority, zio_flags, zb);
3533
3534                 if (*arc_flags & ARC_WAIT)
3535                         return (zio_wait(rzio));
3536
3537                 ASSERT(*arc_flags & ARC_NOWAIT);
3538                 zio_nowait(rzio);
3539         }
3540         return (0);
3541 }
3542
3543 void
3544 arc_set_callback(arc_buf_t *buf, arc_evict_func_t *func, void *private)
3545 {
3546         ASSERT(buf->b_hdr != NULL);
3547         ASSERT(buf->b_hdr->b_state != arc_anon);
3548         ASSERT(!refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt) || func == NULL);
3549         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
3550         ASSERT(!HDR_BUF_AVAILABLE(buf->b_hdr));
3551
3552         buf->b_efunc = func;
3553         buf->b_private = private;
3554 }
3555
3556 /*
3557  * Notify the arc that a block was freed, and thus will never be used again.
3558  */
3559 void
3560 arc_freed(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
3561 {
3562         arc_buf_hdr_t *hdr;
3563         kmutex_t *hash_lock;
3564         uint64_t guid = spa_load_guid(spa);
3565
3566         ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
3567
3568         hdr = buf_hash_find(guid, bp, &hash_lock);
3569         if (hdr == NULL)
3570                 return;
3571         if (HDR_BUF_AVAILABLE(hdr)) {
3572                 arc_buf_t *buf = hdr->b_buf;
3573                 add_reference(hdr, hash_lock, FTAG);
3574                 hdr->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
3575                 mutex_exit(hash_lock);
3576
3577                 arc_release(buf, FTAG);
3578                 (void) arc_buf_remove_ref(buf, FTAG);
3579         } else {
3580                 mutex_exit(hash_lock);
3581         }
3582
3583 }
3584
3585 /*
3586  * Clear the user eviction callback set by arc_set_callback(), first calling
3587  * it if it exists.  Because the presence of a callback keeps an arc_buf cached
3588  * clearing the callback may result in the arc_buf being destroyed.  However,
3589  * it will not result in the *last* arc_buf being destroyed, hence the data
3590  * will remain cached in the ARC. We make a copy of the arc buffer here so
3591  * that we can process the callback without holding any locks.
3592  *
3593  * It's possible that the callback is already in the process of being cleared
3594  * by another thread.  In this case we can not clear the callback.
3595  *
3596  * Returns B_TRUE if the callback was successfully called and cleared.
3597  */
3598 boolean_t
3599 arc_clear_callback(arc_buf_t *buf)
3600 {
3601         arc_buf_hdr_t *hdr;
3602         kmutex_t *hash_lock;
3603         arc_evict_func_t *efunc = buf->b_efunc;
3604         void *private = buf->b_private;
3605         list_t *list, *evicted_list;
3606         kmutex_t *lock, *evicted_lock;
3607
3608         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3609         hdr = buf->b_hdr;
3610         if (hdr == NULL) {
3611                 /*
3612                  * We are in arc_do_user_evicts().
3613                  */
3614                 ASSERT(buf->b_data == NULL);
3615                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3616                 return (B_FALSE);
3617         } else if (buf->b_data == NULL) {
3618                 /*
3619                  * We are on the eviction list; process this buffer now
3620                  * but let arc_do_user_evicts() do the reaping.
3621                  */
3622                 buf->b_efunc = NULL;
3623                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3624                 VERIFY0(efunc(private));
3625                 return (B_TRUE);
3626         }
3627         hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
3628         mutex_enter(hash_lock);
3629         hdr = buf->b_hdr;
3630         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
3631
3632         ASSERT3U(refcount_count(&hdr->b_refcnt), <, hdr->b_datacnt);
3633         ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
3634
3635         buf->b_efunc = NULL;
3636         buf->b_private = NULL;
3637
3638         if (hdr->b_datacnt > 1) {
3639                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3640                 arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
3641         } else {
3642                 ASSERT(buf == hdr->b_buf);
3643                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
3644                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3645         }
3646
3647         mutex_exit(hash_lock);
3648         VERIFY0(efunc(private));
3649         return (B_TRUE);
3650 }
3651
3652 /*
3653  * Release this buffer from the cache, making it an anonymous buffer.  This
3654  * must be done after a read and prior to modifying the buffer contents.
3655  * If the buffer has more than one reference, we must make
3656  * a new hdr for the buffer.
3657  */
3658 void
3659 arc_release(arc_buf_t *buf, void *tag)
3660 {
3661         arc_buf_hdr_t *hdr;
3662         kmutex_t *hash_lock = NULL;
3663         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr;
3664         uint64_t buf_size;
3665
3666         /*
3667          * It would be nice to assert that if it's DMU metadata (level >
3668          * 0 || it's the dnode file), then it must be syncing context.
3669          * But we don't know that information at this level.
3670          */
3671
3672         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3673         hdr = buf->b_hdr;
3674
3675         /* this buffer is not on any list */
3676         ASSERT(refcount_count(&hdr->b_refcnt) > 0);
3677
3678         if (hdr->b_state == arc_anon) {
3679                 /* this buffer is already released */
3680                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
3681         } else {
3682                 hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
3683                 mutex_enter(hash_lock);
3684                 hdr = buf->b_hdr;
3685                 ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
3686         }
3687
3688         l2hdr = hdr->b_l2hdr;
3689         if (l2hdr) {
3690                 mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
3691                 hdr->b_l2hdr = NULL;
3692                 list_remove(l2hdr->b_dev->l2ad_buflist, hdr);
3693         }
3694         buf_size = hdr->b_size;
3695
3696         /*
3697          * Do we have more than one buf?
3698          */
3699         if (hdr->b_datacnt > 1) {
3700                 arc_buf_hdr_t *nhdr;
3701                 arc_buf_t **bufp;
3702                 uint64_t blksz = hdr->b_size;
3703                 uint64_t spa = hdr->b_spa;
3704                 arc_buf_contents_t type = hdr->b_type;
3705                 uint32_t flags = hdr->b_flags;
3706
3707                 ASSERT(hdr->b_buf != buf || buf->b_next != NULL);
3708                 /*
3709                  * Pull the data off of this hdr and attach it to
3710                  * a new anonymous hdr.
3711                  */
3712                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
3713                 bufp = &hdr->b_buf;
3714                 while (*bufp != buf)
3715                         bufp = &(*bufp)->b_next;
3716                 *bufp = buf->b_next;
3717                 buf->b_next = NULL;
3718
3719                 ASSERT3U(hdr->b_state->arcs_size, >=, hdr->b_size);
3720                 atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_size, -hdr->b_size);
3721                 if (refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt)) {
3722                         uint64_t *size = &hdr->b_state->arcs_lsize[hdr->b_type];
3723                         ASSERT3U(*size, >=, hdr->b_size);
3724                         atomic_add_64(size, -hdr->b_size);
3725                 }
3726
3727                 /*
3728                  * We're releasing a duplicate user data buffer, update
3729                  * our statistics accordingly.
3730                  */
3731                 if (hdr->b_type == ARC_BUFC_DATA) {
3732                         ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_duplicate_buffers);
3733                         ARCSTAT_INCR(arcstat_duplicate_buffers_size,
3734                             -hdr->b_size);
3735                 }
3736                 hdr->b_datacnt -= 1;
3737                 arc_cksum_verify(buf);
3738 #ifdef illumos
3739                 arc_buf_unwatch(buf);
3740 #endif /* illumos */
3741
3742                 mutex_exit(hash_lock);
3743
3744                 nhdr = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
3745                 nhdr->b_size = blksz;
3746                 nhdr->b_spa = spa;
3747                 nhdr->b_type = type;
3748                 nhdr->b_buf = buf;
3749                 nhdr->b_state = arc_anon;
3750                 nhdr->b_arc_access = 0;
3751                 nhdr->b_flags = flags & ARC_L2_WRITING;
3752                 nhdr->b_l2hdr = NULL;
3753                 nhdr->b_datacnt = 1;
3754                 nhdr->b_freeze_cksum = NULL;
3755                 (void) refcount_add(&nhdr->b_refcnt, tag);
3756                 buf->b_hdr = nhdr;
3757                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3758                 atomic_add_64(&arc_anon->arcs_size, blksz);
3759         } else {
3760                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3761                 ASSERT(refcount_count(&hdr->b_refcnt) == 1);
3762                 ASSERT(!list_link_active(&hdr->b_arc_node));
3763                 ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
3764                 if (hdr->b_state != arc_anon)
3765                         arc_change_state(arc_anon, hdr, hash_lock);
3766                 hdr->b_arc_access = 0;
3767                 if (hash_lock)
3768                         mutex_exit(hash_lock);
3769
3770                 buf_discard_identity(hdr);
3771                 arc_buf_thaw(buf);
3772         }
3773         buf->b_efunc = NULL;
3774         buf->b_private = NULL;
3775
3776         if (l2hdr) {
3777                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_asize, -l2hdr->b_asize);
3778                 vdev_space_update(l2hdr->b_dev->l2ad_vdev,
3779                     -l2hdr->b_asize, 0, 0);
3780                 trim_map_free(l2hdr->b_dev->l2ad_vdev, l2hdr->b_daddr,
3781                     hdr->b_size, 0);
3782                 kmem_free(l2hdr, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
3783                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -buf_size);
3784                 mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
3785         }
3786 }
3787
3788 int
3789 arc_released(arc_buf_t *buf)
3790 {
3791         int released;
3792
3793         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3794         released = (buf->b_data != NULL && buf->b_hdr->b_state == arc_anon);
3795         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3796         return (released);
3797 }
3798
3799 #ifdef ZFS_DEBUG
3800 int
3801 arc_referenced(arc_buf_t *buf)
3802 {
3803         int referenced;
3804
3805         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3806         referenced = (refcount_count(&buf->b_hdr->b_refcnt));
3807         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3808         return (referenced);
3809 }
3810 #endif
3811
3812 static void
3813 arc_write_ready(zio_t *zio)
3814 {
3815         arc_write_callback_t *callback = zio->io_private;
3816         arc_buf_t *buf = callback->awcb_buf;
3817         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3818
3819         ASSERT(!refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt));
3820         callback->awcb_ready(zio, buf, callback->awcb_private);
3821
3822         /*
3823          * If the IO is already in progress, then this is a re-write
3824          * attempt, so we need to thaw and re-compute the cksum.
3825          * It is the responsibility of the callback to handle the
3826          * accounting for any re-write attempt.
3827          */
3828         if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
3829                 mutex_enter(&hdr->b_freeze_lock);
3830                 if (hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
3831                         kmem_free(hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
3832                         hdr->b_freeze_cksum = NULL;
3833                 }
3834                 mutex_exit(&hdr->b_freeze_lock);
3835         }
3836         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
3837         hdr->b_flags |= ARC_IO_IN_PROGRESS;
3838 }
3839
3840 /*
3841  * The SPA calls this callback for each physical write that happens on behalf
3842  * of a logical write.  See the comment in dbuf_write_physdone() for details.
3843  */
3844 static void
3845 arc_write_physdone(zio_t *zio)
3846 {
3847         arc_write_callback_t *cb = zio->io_private;
3848         if (cb->awcb_physdone != NULL)
3849                 cb->awcb_physdone(zio, cb->awcb_buf, cb->awcb_private);
3850 }
3851
3852 static void
3853 arc_write_done(zio_t *zio)
3854 {
3855         arc_write_callback_t *callback = zio->io_private;
3856         arc_buf_t *buf = callback->awcb_buf;
3857         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3858
3859         ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3860
3861         if (zio->io_error == 0) {
3862                 if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp) || BP_IS_EMBEDDED(zio->io_bp)) {
3863                         buf_discard_identity(hdr);
3864                 } else {
3865                         hdr->b_dva = *BP_IDENTITY(zio->io_bp);
3866                         hdr->b_birth = BP_PHYSICAL_BIRTH(zio->io_bp);
3867                         hdr->b_cksum0 = zio->io_bp->blk_cksum.zc_word[0];
3868                 }
3869         } else {
3870                 ASSERT(BUF_EMPTY(hdr));
3871         }
3872
3873         /*
3874          * If the block to be written was all-zero or compressed enough to be
3875          * embedded in the BP, no write was performed so there will be no
3876          * dva/birth/checksum.  The buffer must therefore remain anonymous
3877          * (and uncached).
3878          */
3879         if (!BUF_EMPTY(hdr)) {
3880                 arc_buf_hdr_t *exists;
3881                 kmutex_t *hash_lock;
3882
3883                 ASSERT(zio->io_error == 0);
3884
3885                 arc_cksum_verify(buf);
3886
3887                 exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3888                 if (exists) {
3889                         /*
3890                          * This can only happen if we overwrite for
3891                          * sync-to-convergence, because we remove
3892                          * buffers from the hash table when we arc_free().
3893                          */
3894                         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) {
3895                                 if (!BP_EQUAL(&zio->io_bp_orig, zio->io_bp))
3896                                         panic("bad overwrite, hdr=%p exists=%p",
3897                                             (void *)hdr, (void *)exists);
3898                                 ASSERT(refcount_is_zero(&exists->b_refcnt));
3899                                 arc_change_state(arc_anon, exists, hash_lock);
3900                                 mutex_exit(hash_lock);
3901                                 arc_hdr_destroy(exists);
3902                                 exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3903                                 ASSERT3P(exists, ==, NULL);
3904                         } else if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE) {
3905                                 /* nopwrite */
3906                                 ASSERT(zio->io_prop.zp_nopwrite);
3907                                 if (!BP_EQUAL(&zio->io_bp_orig, zio->io_bp))
3908                                         panic("bad nopwrite, hdr=%p exists=%p",
3909                                             (void *)hdr, (void *)exists);
3910                         } else {
3911                                 /* Dedup */
3912                                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
3913                                 ASSERT(hdr->b_state == arc_anon);
3914                                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp));
3915                                 ASSERT(BP_GET_LEVEL(zio->io_bp) == 0);
3916                         }
3917                 }
3918                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3919                 /* if it's not anon, we are doing a scrub */
3920                 if (!exists && hdr->b_state == arc_anon)
3921                         arc_access(hdr, hash_lock);
3922                 mutex_exit(hash_lock);
3923         } else {
3924                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3925         }
3926
3927         ASSERT(!refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
3928         callback->awcb_done(zio, buf, callback->awcb_private);
3929
3930         kmem_free(callback, sizeof (arc_write_callback_t));
3931 }
3932
3933 zio_t *
3934 arc_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg,
3935     blkptr_t *bp, arc_buf_t *buf, boolean_t l2arc, boolean_t l2arc_compress,
3936     const zio_prop_t *zp, arc_done_func_t *ready, arc_done_func_t *physdone,
3937     arc_done_func_t *done, void *private, zio_priority_t priority,
3938     int zio_flags, const zbookmark_phys_t *zb)
3939 {
3940         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3941         arc_write_callback_t *callback;
3942         zio_t *zio;
3943
3944         ASSERT(ready != NULL);
3945         ASSERT(done != NULL);
3946         ASSERT(!HDR_IO_ERROR(hdr));
3947         ASSERT((hdr->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS) == 0);
3948         ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3949         if (l2arc)
3950                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3951         if (l2arc_compress)
3952                 hdr->b_flags |= ARC_L2COMPRESS;
3953         callback = kmem_zalloc(sizeof (arc_write_callback_t), KM_SLEEP);
3954         callback->awcb_ready = ready;
3955         callback->awcb_physdone = physdone;
3956         callback->awcb_done = done;
3957         callback->awcb_private = private;
3958         callback->awcb_buf = buf;
3959
3960         zio = zio_write(pio, spa, txg, bp, buf->b_data, hdr->b_size, zp,
3961             arc_write_ready, arc_write_physdone, arc_write_done, callback,
3962             priority, zio_flags, zb);
3963
3964         return (zio);
3965 }
3966
3967 static int
3968 arc_memory_throttle(uint64_t reserve, uint64_t txg)
3969 {
3970 #ifdef _KERNEL
3971         uint64_t available_memory = ptob(freemem);
3972         static uint64_t page_load = 0;
3973         static uint64_t last_txg = 0;
3974
3975 #if defined(__i386) || !defined(UMA_MD_SMALL_ALLOC)
3976         available_memory =
3977             MIN(available_memory, ptob(vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE)));
3978 #endif
3979
3980         if (freemem > (uint64_t)physmem * arc_lotsfree_percent / 100)
3981                 return (0);
3982
3983         if (txg > last_txg) {
3984                 last_txg = txg;
3985                 page_load = 0;
3986         }
3987         /*
3988          * If we are in pageout, we know that memory is already tight,
3989          * the arc is already going to be evicting, so we just want to
3990          * continue to let page writes occur as quickly as possible.
3991          */
3992         if (curproc == pageproc) {
3993                 if (page_load > MAX(ptob(minfree), available_memory) / 4)
3994                         return (SET_ERROR(ERESTART));
3995                 /* Note: reserve is inflated, so we deflate */
3996                 page_load += reserve / 8;
3997                 return (0);
3998         } else if (page_load > 0 && arc_reclaim_needed()) {
3999                 /* memory is low, delay before restarting */
4000                 ARCSTAT_INCR(arcstat_memory_throttle_count, 1);
4001                 return (SET_ERROR(EAGAIN));
4002         }
4003         page_load = 0;
4004 #endif
4005         return (0);
4006 }
4007
4008 void
4009 arc_tempreserve_clear(uint64_t reserve)
4010 {
4011         atomic_add_64(&arc_tempreserve, -reserve);
4012         ASSERT((int64_t)arc_tempreserve >= 0);
4013 }
4014
4015 int
4016 arc_tempreserve_space(uint64_t reserve, uint64_t txg)
4017 {
4018         int error;
4019         uint64_t anon_size;
4020
4021         if (reserve > arc_c/4 && !arc_no_grow) {
4022                 arc_c = MIN(arc_c_max, reserve * 4);
4023                 DTRACE_PROBE1(arc__set_reserve, uint64_t, arc_c);
4024         }
4025         if (reserve > arc_c)
4026                 return (SET_ERROR(ENOMEM));
4027
4028         /*
4029          * Don't count loaned bufs as in flight dirty data to prevent long
4030          * network delays from blocking transactions that are ready to be
4031          * assigned to a txg.
4032          */
4033         anon_size = MAX((int64_t)(arc_anon->arcs_size - arc_loaned_bytes), 0);
4034
4035         /*
4036          * Writes will, almost always, require additional memory allocations
4037          * in order to compress/encrypt/etc the data.  We therefore need to
4038          * make sure that there is sufficient available memory for this.
4039          */
4040         error = arc_memory_throttle(reserve, txg);
4041         if (error != 0)
4042                 return (error);
4043
4044         /*
4045          * Throttle writes when the amount of dirty data in the cache
4046          * gets too large.  We try to keep the cache less than half full
4047          * of dirty blocks so that our sync times don't grow too large.
4048          * Note: if two requests come in concurrently, we might let them
4049          * both succeed, when one of them should fail.  Not a huge deal.
4050          */
4051
4052         if (reserve + arc_tempreserve + anon_size > arc_c / 2 &&
4053             anon_size > arc_c / 4) {
4054                 dprintf("failing, arc_tempreserve=%lluK anon_meta=%lluK "
4055                     "anon_data=%lluK tempreserve=%lluK arc_c=%lluK\n",
4056                     arc_tempreserve>>10,
4057                     arc_anon->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]>>10,
4058                     arc_anon->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]>>10,
4059                     reserve>>10, arc_c>>10);
4060                 return (SET_ERROR(ERESTART));
4061         }
4062         atomic_add_64(&arc_tempreserve, reserve);
4063         return (0);
4064 }
4065
4066 static kmutex_t arc_lowmem_lock;
4067 #ifdef _KERNEL
4068 static eventhandler_tag arc_event_lowmem = NULL;
4069
4070 static void
4071 arc_lowmem(void *arg __unused, int howto __unused)
4072 {
4073
4074         /* Serialize access via arc_lowmem_lock. */
4075         mutex_enter(&arc_lowmem_lock);
4076         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
4077         needfree = 1;
4078         DTRACE_PROBE(arc__needfree);
4079         cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
4080
4081         /*
4082          * It is unsafe to block here in arbitrary threads, because we can come
4083          * here from ARC itself and may hold ARC locks and thus risk a deadlock
4084          * with ARC reclaim thread.
4085          */
4086         if (curproc == pageproc) {
4087                 while (needfree)
4088                         msleep(&needfree, &arc_reclaim_thr_lock, 0, "zfs:lowmem", 0);
4089         }
4090         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
4091         mutex_exit(&arc_lowmem_lock);
4092 }
4093 #endif
4094
4095 void
4096 arc_init(void)
4097 {
4098         int i, prefetch_tunable_set = 0;
4099
4100         mutex_init(&arc_reclaim_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4101         cv_init(&arc_reclaim_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
4102         mutex_init(&arc_lowmem_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4103
4104         /* Convert seconds to clock ticks */
4105         arc_min_prefetch_lifespan = 1 * hz;
4106
4107         /* Start out with 1/8 of all memory */
4108         arc_c = kmem_size() / 8;
4109
4110 #ifdef sun
4111 #ifdef _KERNEL
4112         /*
4113          * On architectures where the physical memory can be larger
4114          * than the addressable space (intel in 32-bit mode), we may
4115          * need to limit the cache to 1/8 of VM size.
4116          */
4117         arc_c = MIN(arc_c, vmem_size(heap_arena, VMEM_ALLOC | VMEM_FREE) / 8);
4118 #endif
4119 #endif  /* sun */
4120         /* set min cache to 1/32 of all memory, or 16MB, whichever is more */
4121         arc_c_min = MAX(arc_c / 4, 64<<18);
4122         /* set max to 1/2 of all memory, or all but 1GB, whichever is more */
4123         if (arc_c * 8 >= 1<<30)
4124                 arc_c_max = (arc_c * 8) - (1<<30);
4125         else
4126                 arc_c_max = arc_c_min;
4127         arc_c_max = MAX(arc_c * 5, arc_c_max);
4128
4129 #ifdef _KERNEL
4130         /*
4131          * Allow the tunables to override our calculations if they are
4132          * reasonable (ie. over 16MB)
4133          */
4134         if (zfs_arc_max > 64<<18 && zfs_arc_max < kmem_size())
4135                 arc_c_max = zfs_arc_max;
4136         if (zfs_arc_min > 64<<18 && zfs_arc_min <= arc_c_max)
4137                 arc_c_min = zfs_arc_min;
4138 #endif
4139
4140         arc_c = arc_c_max;
4141         arc_p = (arc_c >> 1);
4142
4143         /* limit meta-data to 1/4 of the arc capacity */
4144         arc_meta_limit = arc_c_max / 4;
4145
4146         /* Allow the tunable to override if it is reasonable */
4147         if (zfs_arc_meta_limit > 0 && zfs_arc_meta_limit <= arc_c_max)
4148                 arc_meta_limit = zfs_arc_meta_limit;
4149
4150         if (arc_c_min < arc_meta_limit / 2 && zfs_arc_min == 0)
4151                 arc_c_min = arc_meta_limit / 2;
4152
4153         if (zfs_arc_grow_retry > 0)
4154                 arc_grow_retry = zfs_arc_grow_retry;
4155
4156         if (zfs_arc_shrink_shift > 0)
4157                 arc_shrink_shift = zfs_arc_shrink_shift;
4158
4159         if (zfs_arc_p_min_shift > 0)
4160                 arc_p_min_shift = zfs_arc_p_min_shift;
4161
4162         /* if kmem_flags are set, lets try to use less memory */
4163         if (kmem_debugging())
4164                 arc_c = arc_c / 2;
4165         if (arc_c < arc_c_min)
4166                 arc_c = arc_c_min;
4167
4168         zfs_arc_min = arc_c_min;
4169         zfs_arc_max = arc_c_max;
4170
4171         arc_anon = &ARC_anon;
4172         arc_mru = &ARC_mru;
4173         arc_mru_ghost = &ARC_mru_ghost;
4174         arc_mfu = &ARC_mfu;
4175         arc_mfu_ghost = &ARC_mfu_ghost;
4176         arc_l2c_only = &ARC_l2c_only;
4177         arc_size = 0;
4178
4179         for (i = 0; i < ARC_BUFC_NUMLISTS; i++) {
4180                 mutex_init(&arc_anon->arcs_locks[i].arcs_lock,
4181                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4182                 mutex_init(&arc_mru->arcs_locks[i].arcs_lock,
4183                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4184                 mutex_init(&arc_mru_ghost->arcs_locks[i].arcs_lock,
4185                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4186                 mutex_init(&arc_mfu->arcs_locks[i].arcs_lock,
4187                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4188                 mutex_init(&arc_mfu_ghost->arcs_locks[i].arcs_lock,
4189                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4190                 mutex_init(&arc_l2c_only->arcs_locks[i].arcs_lock,
4191                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4192
4193                 list_create(&arc_mru->arcs_lists[i],
4194                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
4195                 list_create(&arc_mru_ghost->arcs_lists[i],
4196                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
4197                 list_create(&arc_mfu->arcs_lists[i],
4198                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
4199                 list_create(&arc_mfu_ghost->arcs_lists[i],
4200                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
4201                 list_create(&arc_mfu_ghost->arcs_lists[i],
4202                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
4203                 list_create(&arc_l2c_only->arcs_lists[i],
4204                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
4205         }
4206
4207         buf_init();
4208
4209         arc_thread_exit = 0;
4210         arc_eviction_list = NULL;
4211         mutex_init(&arc_eviction_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
4212         bzero(&arc_eviction_hdr, sizeof (arc_buf_hdr_t));
4213
4214         arc_ksp = kstat_create("zfs", 0, "arcstats", "misc", KSTAT_TYPE_NAMED,
4215             sizeof (arc_stats) / sizeof (kstat_named_t), KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
4216
4217         if (arc_ksp != NULL) {
4218                 arc_ksp->ks_data = &arc_stats;
4219                 kstat_install(arc_ksp);
4220         }
4221
4222         (void) thread_create(NULL, 0, arc_reclaim_thread, NULL, 0, &p0,
4223             TS_RUN, minclsyspri);
4224
4225 #ifdef _KERNEL
4226         arc_event_lowmem = EVENTHANDLER_REGISTER(vm_lowmem, arc_lowmem, NULL,
4227             EVENTHANDLER_PRI_FIRST);
4228 #endif
4229
4230         arc_dead = FALSE;
4231         arc_warm = B_FALSE;
4232
4233         /*
4234          * Calculate maximum amount of dirty data per pool.
4235          *
4236          * If it has been set by /etc/system, take that.
4237          * Otherwise, use a percentage of physical memory defined by
4238          * zfs_dirty_data_max_percent (default 10%) with a cap at
4239          * zfs_dirty_data_max_max (default 4GB).
4240          */
4241         if (zfs_dirty_data_max == 0) {
4242                 zfs_dirty_data_max = ptob(physmem) *
4243                     zfs_dirty_data_max_percent / 100;
4244                 zfs_dirty_data_max = MIN(zfs_dirty_data_max,
4245                     zfs_dirty_data_max_max);
4246         }
4247
4248 #ifdef _KERNEL
4249         if (TUNABLE_INT_FETCH("vfs.zfs.prefetch_disable", &zfs_prefetch_disable))
4250                 prefetch_tunable_set = 1;
4251
4252 #ifdef __i386__
4253         if (prefetch_tunable_set == 0) {
4254                 printf("ZFS NOTICE: Prefetch is disabled by default on i386 "
4255                     "-- to enable,\n");
4256                 printf("            add \"vfs.zfs.prefetch_disable=0\" "
4257                     "to /boot/loader.conf.\n");
4258                 zfs_prefetch_disable = 1;
4259         }
4260 #else
4261         if ((((uint64_t)physmem * PAGESIZE) < (1ULL << 32)) &&
4262             prefetch_tunable_set == 0) {
4263                 printf("ZFS NOTICE: Prefetch is disabled by default if less "
4264                     "than 4GB of RAM is present;\n"
4265                     "            to enable, add \"vfs.zfs.prefetch_disable=0\" "
4266                     "to /boot/loader.conf.\n");
4267                 zfs_prefetch_disable = 1;
4268         }
4269 #endif
4270         /* Warn about ZFS memory and address space requirements. */
4271         if (((uint64_t)physmem * PAGESIZE) < (256 + 128 + 64) * (1 << 20)) {
4272                 printf("ZFS WARNING: Recommended minimum RAM size is 512MB; "
4273                     "expect unstable behavior.\n");
4274         }
4275         if (kmem_size() < 512 * (1 << 20)) {
4276                 printf("ZFS WARNING: Recommended minimum kmem_size is 512MB; "
4277                     "expect unstable behavior.\n");
4278                 printf("             Consider tuning vm.kmem_size and "
4279                     "vm.kmem_size_max\n");
4280                 printf("             in /boot/loader.conf.\n");
4281         }
4282 #endif
4283 }
4284
4285 void
4286 arc_fini(void)
4287 {
4288         int i;
4289
4290         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
4291         arc_thread_exit = 1;
4292         cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
4293         while (arc_thread_exit != 0)
4294                 cv_wait(&arc_reclaim_thr_cv, &arc_reclaim_thr_lock);
4295         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
4296
4297         arc_flush(NULL);
4298
4299         arc_dead = TRUE;
4300
4301         if (arc_ksp != NULL) {
4302                 kstat_delete(arc_ksp);
4303                 arc_ksp = NULL;
4304         }
4305
4306         mutex_destroy(&arc_eviction_mtx);
4307         mutex_destroy(&arc_reclaim_thr_lock);
4308         cv_destroy(&arc_reclaim_thr_cv);
4309
4310         for (i = 0; i < ARC_BUFC_NUMLISTS; i++) {
4311                 list_destroy(&arc_mru->arcs_lists[i]);
4312                 list_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_lists[i]);
4313                 list_destroy(&arc_mfu->arcs_lists[i]);
4314                 list_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_lists[i]);
4315                 list_destroy(&arc_l2c_only->arcs_lists[i]);
4316
4317                 mutex_destroy(&arc_anon->arcs_locks[i].arcs_lock);
4318                 mutex_destroy(&arc_mru->arcs_locks[i].arcs_lock);
4319                 mutex_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_locks[i].arcs_lock);
4320                 mutex_destroy(&arc_mfu->arcs_locks[i].arcs_lock);
4321                 mutex_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_locks[i].arcs_lock);
4322                 mutex_destroy(&arc_l2c_only->arcs_locks[i].arcs_lock);
4323         }
4324
4325         buf_fini();
4326
4327         ASSERT(arc_loaned_bytes == 0);
4328
4329         mutex_destroy(&arc_lowmem_lock);
4330 #ifdef _KERNEL
4331         if (arc_event_lowmem != NULL)
4332                 EVENTHANDLER_DEREGISTER(vm_lowmem, arc_event_lowmem);
4333 #endif
4334 }
4335
4336 /*
4337  * Level 2 ARC
4338  *
4339  * The level 2 ARC (L2ARC) is a cache layer in-between main memory and disk.
4340  * It uses dedicated storage devices to hold cached data, which are populated
4341  * using large infrequent writes.  The main role of this cache is to boost
4342  * the performance of random read workloads.  The intended L2ARC devices
4343  * include short-stroked disks, solid state disks, and other media with
4344  * substantially faster read latency than disk.
4345  *
4346  *                 +-----------------------+
4347  *                 |         ARC           |
4348  *                 +-----------------------+
4349  *                    |         ^     ^
4350  *                    |         |     |
4351  *      l2arc_feed_thread()    arc_read()
4352  *                    |         |     |
4353  *                    |  l2arc read   |
4354  *                    V         |     |
4355  *               +---------------+    |
4356  *               |     L2ARC     |    |
4357  *               +---------------+    |
4358  *                   |    ^           |
4359  *          l2arc_write() |           |
4360  *                   |    |           |
4361  *                   V    |           |
4362  *                 +-------+      +-------+
4363  *                 | vdev  |      | vdev  |
4364  *                 | cache |      | cache |
4365  *                 +-------+      +-------+
4366  *                 +=========+     .-----.
4367  *                 :  L2ARC  :    |-_____-|
4368  *                 : devices :    | Disks |
4369  *                 +=========+    `-_____-'
4370  *
4371  * Read requests are satisfied from the following sources, in order:
4372  *
4373  *      1) ARC
4374  *      2) vdev cache of L2ARC devices
4375  *      3) L2ARC devices
4376  *      4) vdev cache of disks
4377  *      5) disks
4378  *
4379  * Some L2ARC device types exhibit extremely slow write performance.
4380  * To accommodate for this there are some significant differences between
4381  * the L2ARC and traditional cache design:
4382  *
4383  * 1. There is no eviction path from the ARC to the L2ARC.  Evictions from
4384  * the ARC behave as usual, freeing buffers and placing headers on ghost
4385  * lists.  The ARC does not send buffers to the L2ARC during eviction as
4386  * this would add inflated write latencies for all ARC memory pressure.
4387  *
4388  * 2. The L2ARC attempts to cache data from the ARC before it is evicted.
4389  * It does this by periodically scanning buffers from the eviction-end of
4390  * the MFU and MRU ARC lists, copying them to the L2ARC devices if they are
4391  * not already there. It scans until a headroom of buffers is satisfied,
4392  * which itself is a buffer for ARC eviction. If a compressible buffer is
4393  * found during scanning and selected for writing to an L2ARC device, we
4394  * temporarily boost scanning headroom during the next scan cycle to make
4395  * sure we adapt to compression effects (which might significantly reduce
4396  * the data volume we write to L2ARC). The thread that does this is
4397  * l2arc_feed_thread(), illustrated below; example sizes are included to
4398  * provide a better sense of ratio than this diagram:
4399  *
4400  *             head -->                        tail
4401  *              +---------------------+----------+
4402  *      ARC_mfu |:::::#:::::::::::::::|o#o###o###|-->.   # already on L2ARC
4403  *              +---------------------+----------+   |   o L2ARC eligible
4404  *      ARC_mru |:#:::::::::::::::::::|#o#ooo####|-->|   : ARC buffer
4405  *              +---------------------+----------+   |
4406  *                   15.9 Gbytes      ^ 32 Mbytes    |
4407  *                                 headroom          |
4408  *                                            l2arc_feed_thread()
4409  *                                                   |
4410  *                       l2arc write hand <--[oooo]--'
4411  *                               |           8 Mbyte
4412  *                               |          write max
4413  *                               V
4414  *                +==============================+
4415  *      L2ARC dev |####|#|###|###|    |####| ... |
4416  *                +==============================+
4417  *                           32 Gbytes
4418  *
4419  * 3. If an ARC buffer is copied to the L2ARC but then hit instead of
4420  * evicted, then the L2ARC has cached a buffer much sooner than it probably
4421  * needed to, potentially wasting L2ARC device bandwidth and storage.  It is
4422  * safe to say that this is an uncommon case, since buffers at the end of
4423  * the ARC lists have moved there due to inactivity.
4424  *
4425  * 4. If the ARC evicts faster than the L2ARC can maintain a headroom,
4426  * then the L2ARC simply misses copying some buffers.  This serves as a
4427  * pressure valve to prevent heavy read workloads from both stalling the ARC
4428  * with waits and clogging the L2ARC with writes.  This also helps prevent
4429  * the potential for the L2ARC to churn if it attempts to cache content too
4430  * quickly, such as during backups of the entire pool.
4431  *
4432  * 5. After system boot and before the ARC has filled main memory, there are
4433  * no evictions from the ARC and so the tails of the ARC_mfu and ARC_mru
4434  * lists can remain mostly static.  Instead of searching from tail of these
4435  * lists as pictured, the l2arc_feed_thread() will search from the list heads
4436  * for eligible buffers, greatly increasing its chance of finding them.
4437  *
4438  * The L2ARC device write speed is also boosted during this time so that
4439  * the L2ARC warms up faster.  Since there have been no ARC evictions yet,
4440  * there are no L2ARC reads, and no fear of degrading read performance
4441  * through increased writes.
4442  *
4443  * 6. Writes to the L2ARC devices are grouped and sent in-sequence, so that
4444  * the vdev queue can aggregate them into larger and fewer writes.  Each
4445  * device is written to in a rotor fashion, sweeping writes through
4446  * available space then repeating.
4447  *
4448  * 7. The L2ARC does not store dirty content.  It never needs to flush
4449  * write buffers back to disk based storage.
4450  *
4451  * 8. If an ARC buffer is written (and dirtied) which also exists in the
4452  * L2ARC, the now stale L2ARC buffer is immediately dropped.
4453  *
4454  * The performance of the L2ARC can be tweaked by a number of tunables, which
4455  * may be necessary for different workloads:
4456  *
4457  *      l2arc_write_max         max write bytes per interval
4458  *      l2arc_write_boost       extra write bytes during device warmup
4459  *      l2arc_noprefetch        skip caching prefetched buffers
4460  *      l2arc_headroom          number of max device writes to precache
4461  *      l2arc_headroom_boost    when we find compressed buffers during ARC
4462  *                              scanning, we multiply headroom by this
4463  *                              percentage factor for the next scan cycle,
4464  *                              since more compressed buffers are likely to
4465  *                              be present
4466  *      l2arc_feed_secs         seconds between L2ARC writing
4467  *
4468  * Tunables may be removed or added as future performance improvements are
4469  * integrated, and also may become zpool properties.
4470  *
4471  * There are three key functions that control how the L2ARC warms up:
4472  *
4473  *      l2arc_write_eligible()  check if a buffer is eligible to cache
4474  *      l2arc_write_size()      calculate how much to write
4475  *      l2arc_write_interval()  calculate sleep delay between writes
4476  *
4477  * These three functions determine what to write, how much, and how quickly
4478  * to send writes.
4479  */
4480
4481 static boolean_t
4482 l2arc_write_eligible(uint64_t spa_guid, arc_buf_hdr_t *ab)
4483 {
4484         /*
4485          * A buffer is *not* eligible for the L2ARC if it:
4486          * 1. belongs to a different spa.
4487          * 2. is already cached on the L2ARC.
4488          * 3. has an I/O in progress (it may be an incomplete read).
4489          * 4. is flagged not eligible (zfs property).
4490          */
4491         if (ab->b_spa != spa_guid) {
4492                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_spa_mismatch);
4493                 return (B_FALSE);
4494         }
4495         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
4496                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_in_l2);
4497                 return (B_FALSE);
4498         }
4499         if (HDR_IO_IN_PROGRESS(ab)) {
4500                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_hdr_io_in_progress);
4501                 return (B_FALSE);
4502         }
4503         if (!HDR_L2CACHE(ab)) {
4504                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_not_cacheable);
4505                 return (B_FALSE);
4506         }
4507
4508         return (B_TRUE);
4509 }
4510
4511 static uint64_t
4512 l2arc_write_size(void)
4513 {
4514         uint64_t size;
4515
4516         /*
4517          * Make sure our globals have meaningful values in case the user
4518          * altered them.
4519          */
4520         size = l2arc_write_max;
4521         if (size == 0) {
4522                 cmn_err(CE_NOTE, "Bad value for l2arc_write_max, value must "
4523                     "be greater than zero, resetting it to the default (%d)",
4524                     L2ARC_WRITE_SIZE);
4525                 size = l2arc_write_max = L2ARC_WRITE_SIZE;
4526         }
4527
4528         if (arc_warm == B_FALSE)
4529                 size += l2arc_write_boost;
4530
4531         return (size);
4532
4533 }
4534
4535 static clock_t
4536 l2arc_write_interval(clock_t began, uint64_t wanted, uint64_t wrote)
4537 {
4538         clock_t interval, next, now;
4539
4540         /*
4541          * If the ARC lists are busy, increase our write rate; if the
4542          * lists are stale, idle back.  This is achieved by checking
4543          * how much we previously wrote - if it was more than half of
4544          * what we wanted, schedule the next write much sooner.
4545          */
4546         if (l2arc_feed_again && wrote > (wanted / 2))
4547                 interval = (hz * l2arc_feed_min_ms) / 1000;
4548         else
4549                 interval = hz * l2arc_feed_secs;
4550
4551         now = ddi_get_lbolt();
4552         next = MAX(now, MIN(now + interval, began + interval));
4553
4554         return (next);
4555 }
4556
4557 static void
4558 l2arc_hdr_stat_add(void)
4559 {
4560         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, HDR_SIZE + L2HDR_SIZE);
4561         ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, -HDR_SIZE);
4562 }
4563
4564 static void
4565 l2arc_hdr_stat_remove(void)
4566 {
4567         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, -(HDR_SIZE + L2HDR_SIZE));
4568         ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, HDR_SIZE);
4569 }
4570
4571 /*
4572  * Cycle through L2ARC devices.  This is how L2ARC load balances.
4573  * If a device is returned, this also returns holding the spa config lock.
4574  */
4575 static l2arc_dev_t *
4576 l2arc_dev_get_next(void)
4577 {
4578         l2arc_dev_t *first, *next = NULL;
4579
4580         /*
4581          * Lock out the removal of spas (spa_namespace_lock), then removal
4582          * of cache devices (l2arc_dev_mtx).  Once a device has been selected,
4583          * both locks will be dropped and a spa config lock held instead.
4584          */
4585         mutex_enter(&spa_namespace_lock);
4586         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4587
4588         /* if there are no vdevs, there is nothing to do */
4589         if (l2arc_ndev == 0)
4590                 goto out;
4591
4592         first = NULL;
4593         next = l2arc_dev_last;
4594         do {
4595                 /* loop around the list looking for a non-faulted vdev */
4596                 if (next == NULL) {
4597                         next = list_head(l2arc_dev_list);
4598                 } else {
4599                         next = list_next(l2arc_dev_list, next);
4600                         if (next == NULL)
4601                                 next = list_head(l2arc_dev_list);
4602                 }
4603
4604                 /* if we have come back to the start, bail out */
4605                 if (first == NULL)
4606                         first = next;
4607                 else if (next == first)
4608                         break;
4609
4610         } while (vdev_is_dead(next->l2ad_vdev));
4611
4612         /* if we were unable to find any usable vdevs, return NULL */
4613         if (vdev_is_dead(next->l2ad_vdev))
4614                 next = NULL;
4615
4616         l2arc_dev_last = next;
4617
4618 out:
4619         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4620
4621         /*
4622          * Grab the config lock to prevent the 'next' device from being
4623          * removed while we are writing to it.
4624          */
4625         if (next != NULL)
4626                 spa_config_enter(next->l2ad_spa, SCL_L2ARC, next, RW_READER);
4627         mutex_exit(&spa_namespace_lock);
4628
4629         return (next);
4630 }
4631
4632 /*
4633  * Free buffers that were tagged for destruction.
4634  */
4635 static void
4636 l2arc_do_free_on_write()
4637 {
4638         list_t *buflist;
4639         l2arc_data_free_t *df, *df_prev;
4640
4641         mutex_enter(&l2arc_free_on_write_mtx);
4642         buflist = l2arc_free_on_write;
4643
4644         for (df = list_tail(buflist); df; df = df_prev) {
4645                 df_prev = list_prev(buflist, df);
4646                 ASSERT(df->l2df_data != NULL);
4647                 ASSERT(df->l2df_func != NULL);
4648                 df->l2df_func(df->l2df_data, df->l2df_size);
4649                 list_remove(buflist, df);
4650                 kmem_free(df, sizeof (l2arc_data_free_t));
4651         }
4652
4653         mutex_exit(&l2arc_free_on_write_mtx);
4654 }
4655
4656 /*
4657  * A write to a cache device has completed.  Update all headers to allow
4658  * reads from these buffers to begin.
4659  */
4660 static void
4661 l2arc_write_done(zio_t *zio)
4662 {
4663         l2arc_write_callback_t *cb;
4664         l2arc_dev_t *dev;
4665         list_t *buflist;
4666         arc_buf_hdr_t *head, *ab, *ab_prev;
4667         l2arc_buf_hdr_t *abl2;
4668         kmutex_t *hash_lock;
4669         int64_t bytes_dropped = 0;
4670
4671         cb = zio->io_private;
4672         ASSERT(cb != NULL);
4673         dev = cb->l2wcb_dev;
4674         ASSERT(dev != NULL);
4675         head = cb->l2wcb_head;
4676         ASSERT(head != NULL);
4677         buflist = dev->l2ad_buflist;
4678         ASSERT(buflist != NULL);
4679         DTRACE_PROBE2(l2arc__iodone, zio_t *, zio,
4680             l2arc_write_callback_t *, cb);
4681
4682         if (zio->io_error != 0)
4683                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_error);
4684
4685         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4686
4687         /*
4688          * All writes completed, or an error was hit.
4689          */
4690         for (ab = list_prev(buflist, head); ab; ab = ab_prev) {
4691                 ab_prev = list_prev(buflist, ab);
4692                 abl2 = ab->b_l2hdr;
4693
4694                 /*
4695                  * Release the temporary compressed buffer as soon as possible.
4696                  */
4697                 if (abl2->b_compress != ZIO_COMPRESS_OFF)
4698                         l2arc_release_cdata_buf(ab);
4699
4700                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4701                 if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
4702                         /*
4703                          * This buffer misses out.  It may be in a stage
4704                          * of eviction.  Its ARC_L2_WRITING flag will be
4705                          * left set, denying reads to this buffer.
4706                          */
4707                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_hdr_miss);
4708                         continue;
4709                 }
4710
4711                 if (zio->io_error != 0) {
4712                         /*
4713                          * Error - drop L2ARC entry.
4714                          */
4715                         list_remove(buflist, ab);
4716                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_asize, -abl2->b_asize);
4717                         bytes_dropped += abl2->b_asize;
4718                         ab->b_l2hdr = NULL;
4719                         trim_map_free(abl2->b_dev->l2ad_vdev, abl2->b_daddr,
4720                             ab->b_size, 0);
4721                         kmem_free(abl2, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
4722                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -ab->b_size);
4723                 }
4724
4725                 /*
4726                  * Allow ARC to begin reads to this L2ARC entry.
4727                  */
4728                 ab->b_flags &= ~ARC_L2_WRITING;
4729
4730                 mutex_exit(hash_lock);
4731         }
4732
4733         atomic_inc_64(&l2arc_writes_done);
4734         list_remove(buflist, head);
4735         kmem_cache_free(hdr_cache, head);
4736         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4737
4738         vdev_space_update(dev->l2ad_vdev, -bytes_dropped, 0, 0);
4739
4740         l2arc_do_free_on_write();
4741
4742         kmem_free(cb, sizeof (l2arc_write_callback_t));
4743 }
4744
4745 /*
4746  * A read to a cache device completed.  Validate buffer contents before
4747  * handing over to the regular ARC routines.
4748  */
4749 static void
4750 l2arc_read_done(zio_t *zio)
4751 {
4752         l2arc_read_callback_t *cb;
4753         arc_buf_hdr_t *hdr;
4754         arc_buf_t *buf;
4755         kmutex_t *hash_lock;
4756         int equal;
4757
4758         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
4759         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE);
4760
4761         spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_L2ARC, zio->io_vd);
4762
4763         cb = zio->io_private;
4764         ASSERT(cb != NULL);
4765         buf = cb->l2rcb_buf;
4766         ASSERT(buf != NULL);
4767
4768         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
4769         mutex_enter(hash_lock);
4770         hdr = buf->b_hdr;
4771         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
4772
4773         /*
4774          * If the buffer was compressed, decompress it first.
4775          */
4776         if (cb->l2rcb_compress != ZIO_COMPRESS_OFF)
4777                 l2arc_decompress_zio(zio, hdr, cb->l2rcb_compress);
4778         ASSERT(zio->io_data != NULL);
4779
4780         /*
4781          * Check this survived the L2ARC journey.
4782          */
4783         equal = arc_cksum_equal(buf);
4784         if (equal && zio->io_error == 0 && !HDR_L2_EVICTED(hdr)) {
4785                 mutex_exit(hash_lock);
4786                 zio->io_private = buf;
4787                 zio->io_bp_copy = cb->l2rcb_bp; /* XXX fix in L2ARC 2.0 */
4788                 zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* XXX fix in L2ARC 2.0 */
4789                 arc_read_done(zio);
4790         } else {
4791                 mutex_exit(hash_lock);
4792                 /*
4793                  * Buffer didn't survive caching.  Increment stats and
4794                  * reissue to the original storage device.
4795                  */
4796                 if (zio->io_error != 0) {
4797                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_io_error);
4798                 } else {
4799                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
4800                 }
4801                 if (!equal)
4802                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_cksum_bad);
4803
4804                 /*
4805                  * If there's no waiter, issue an async i/o to the primary
4806                  * storage now.  If there *is* a waiter, the caller must
4807                  * issue the i/o in a context where it's OK to block.
4808                  */
4809                 if (zio->io_waiter == NULL) {
4810                         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
4811
4812                         ASSERT(!pio || pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4813
4814                         zio_nowait(zio_read(pio, cb->l2rcb_spa, &cb->l2rcb_bp,
4815                             buf->b_data, zio->io_size, arc_read_done, buf,
4816                             zio->io_priority, cb->l2rcb_flags, &cb->l2rcb_zb));
4817                 }
4818         }
4819
4820         kmem_free(cb, sizeof (l2arc_read_callback_t));
4821 }
4822
4823 /*
4824  * This is the list priority from which the L2ARC will search for pages to
4825  * cache.  This is used within loops (0..3) to cycle through lists in the
4826  * desired order.  This order can have a significant effect on cache
4827  * performance.
4828  *
4829  * Currently the metadata lists are hit first, MFU then MRU, followed by
4830  * the data lists.  This function returns a locked list, and also returns
4831  * the lock pointer.
4832  */
4833 static list_t *
4834 l2arc_list_locked(int list_num, kmutex_t **lock)
4835 {
4836         list_t *list = NULL;
4837         int idx;
4838
4839         ASSERT(list_num >= 0 && list_num < 2 * ARC_BUFC_NUMLISTS);
4840
4841         if (list_num < ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS) {
4842                 idx = list_num;
4843                 list = &arc_mfu->arcs_lists[idx];
4844                 *lock = ARCS_LOCK(arc_mfu, idx);
4845         } else if (list_num < ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS * 2) {
4846                 idx = list_num - ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
4847                 list = &arc_mru->arcs_lists[idx];
4848                 *lock = ARCS_LOCK(arc_mru, idx);
4849         } else if (list_num < (ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS * 2 +
4850                 ARC_BUFC_NUMDATALISTS)) {
4851                 idx = list_num - ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
4852                 list = &arc_mfu->arcs_lists[idx];
4853                 *lock = ARCS_LOCK(arc_mfu, idx);
4854         } else {
4855                 idx = list_num - ARC_BUFC_NUMLISTS;
4856                 list = &arc_mru->arcs_lists[idx];
4857                 *lock = ARCS_LOCK(arc_mru, idx);
4858         }
4859
4860         ASSERT(!(MUTEX_HELD(*lock)));
4861         mutex_enter(*lock);
4862         return (list);
4863 }
4864
4865 /*
4866  * Evict buffers from the device write hand to the distance specified in
4867  * bytes.  This distance may span populated buffers, it may span nothing.
4868  * This is clearing a region on the L2ARC device ready for writing.
4869  * If the 'all' boolean is set, every buffer is evicted.
4870  */
4871 static void
4872 l2arc_evict(l2arc_dev_t *dev, uint64_t distance, boolean_t all)
4873 {
4874         list_t *buflist;
4875         l2arc_buf_hdr_t *abl2;
4876         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev;
4877         kmutex_t *hash_lock;
4878         uint64_t taddr;
4879         int64_t bytes_evicted = 0;
4880
4881         buflist = dev->l2ad_buflist;
4882
4883         if (buflist == NULL)
4884                 return;
4885
4886         if (!all && dev->l2ad_first) {
4887                 /*
4888                  * This is the first sweep through the device.  There is
4889                  * nothing to evict.
4890                  */
4891                 return;
4892         }
4893
4894         if (dev->l2ad_hand >= (dev->l2ad_end - (2 * distance))) {
4895                 /*
4896                  * When nearing the end of the device, evict to the end
4897                  * before the device write hand jumps to the start.
4898                  */
4899                 taddr = dev->l2ad_end;
4900         } else {
4901                 taddr = dev->l2ad_hand + distance;
4902         }
4903         DTRACE_PROBE4(l2arc__evict, l2arc_dev_t *, dev, list_t *, buflist,
4904             uint64_t, taddr, boolean_t, all);
4905
4906 top:
4907         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4908         for (ab = list_tail(buflist); ab; ab = ab_prev) {
4909                 ab_prev = list_prev(buflist, ab);
4910
4911                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4912                 if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
4913                         /*
4914                          * Missed the hash lock.  Retry.
4915                          */
4916                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_evict_lock_retry);
4917                         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4918                         mutex_enter(hash_lock);
4919                         mutex_exit(hash_lock);
4920                         goto top;
4921                 }
4922
4923                 if (HDR_L2_WRITE_HEAD(ab)) {
4924                         /*
4925                          * We hit a write head node.  Leave it for
4926                          * l2arc_write_done().
4927                          */
4928                         list_remove(buflist, ab);
4929                         mutex_exit(hash_lock);
4930                         continue;
4931                 }
4932
4933                 if (!all && ab->b_l2hdr != NULL &&
4934                     (ab->b_l2hdr->b_daddr > taddr ||
4935                     ab->b_l2hdr->b_daddr < dev->l2ad_hand)) {
4936                         /*
4937                          * We've evicted to the target address,
4938                          * or the end of the device.
4939                          */
4940                         mutex_exit(hash_lock);
4941                         break;
4942                 }
4943
4944                 if (HDR_FREE_IN_PROGRESS(ab)) {
4945                         /*
4946                          * Already on the path to destruction.
4947                          */
4948                         mutex_exit(hash_lock);
4949                         continue;
4950                 }
4951
4952                 if (ab->b_state == arc_l2c_only) {
4953                         ASSERT(!HDR_L2_READING(ab));
4954                         /*
4955                          * This doesn't exist in the ARC.  Destroy.
4956                          * arc_hdr_destroy() will call list_remove()
4957                          * and decrement arcstat_l2_size.
4958                          */
4959                         arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
4960                         arc_hdr_destroy(ab);
4961                 } else {
4962                         /*
4963                          * Invalidate issued or about to be issued
4964                          * reads, since we may be about to write
4965                          * over this location.
4966                          */
4967                         if (HDR_L2_READING(ab)) {
4968                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_evict_reading);
4969                                 ab->b_flags |= ARC_L2_EVICTED;
4970                         }
4971
4972                         /*
4973                          * Tell ARC this no longer exists in L2ARC.
4974                          */
4975                         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
4976                                 abl2 = ab->b_l2hdr;
4977                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_asize, -abl2->b_asize);
4978                                 bytes_evicted += abl2->b_asize;
4979                                 ab->b_l2hdr = NULL;
4980                                 kmem_free(abl2, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
4981                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -ab->b_size);
4982                         }
4983                         list_remove(buflist, ab);
4984
4985                         /*
4986                          * This may have been leftover after a
4987                          * failed write.
4988                          */
4989                         ab->b_flags &= ~ARC_L2_WRITING;
4990                 }
4991                 mutex_exit(hash_lock);
4992         }
4993         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4994
4995         vdev_space_update(dev->l2ad_vdev, -bytes_evicted, 0, 0);
4996         dev->l2ad_evict = taddr;
4997 }
4998
4999 /*
5000  * Find and write ARC buffers to the L2ARC device.
5001  *
5002  * An ARC_L2_WRITING flag is set so that the L2ARC buffers are not valid
5003  * for reading until they have completed writing.
5004  * The headroom_boost is an in-out parameter used to maintain headroom boost
5005  * state between calls to this function.
5006  *
5007  * Returns the number of bytes actually written (which may be smaller than
5008  * the delta by which the device hand has changed due to alignment).
5009  */
5010 static uint64_t
5011 l2arc_write_buffers(spa_t *spa, l2arc_dev_t *dev, uint64_t target_sz,
5012     boolean_t *headroom_boost)
5013 {
5014         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev, *head;
5015         list_t *list;
5016         uint64_t write_asize, write_psize, write_sz, headroom,
5017             buf_compress_minsz;
5018         void *buf_data;
5019         kmutex_t *list_lock;
5020         boolean_t full;
5021         l2arc_write_callback_t *cb;
5022         zio_t *pio, *wzio;
5023         uint64_t guid = spa_load_guid(spa);
5024         const boolean_t do_headroom_boost = *headroom_boost;
5025         int try;
5026
5027         ASSERT(dev->l2ad_vdev != NULL);
5028
5029         /* Lower the flag now, we might want to raise it again later. */
5030         *headroom_boost = B_FALSE;
5031
5032         pio = NULL;
5033         write_sz = write_asize = write_psize = 0;
5034         full = B_FALSE;
5035         head = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
5036         head->b_flags |= ARC_L2_WRITE_HEAD;
5037
5038         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_buffer_iter);
5039         /*
5040          * We will want to try to compress buffers that are at least 2x the
5041          * device sector size.
5042          */
5043         buf_compress_minsz = 2 << dev->l2ad_vdev->vdev_ashift;
5044
5045         /*
5046          * Copy buffers for L2ARC writing.
5047          */
5048         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
5049         for (try = 0; try < 2 * ARC_BUFC_NUMLISTS; try++) {
5050                 uint64_t passed_sz = 0;
5051
5052                 list = l2arc_list_locked(try, &list_lock);
5053                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_buffer_list_iter);
5054
5055                 /*
5056                  * L2ARC fast warmup.
5057                  *
5058                  * Until the ARC is warm and starts to evict, read from the
5059                  * head of the ARC lists rather than the tail.
5060                  */
5061                 if (arc_warm == B_FALSE)
5062                         ab = list_head(list);
5063                 else
5064                         ab = list_tail(list);
5065                 if (ab == NULL)
5066                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_buffer_list_null_iter);
5067
5068                 headroom = target_sz * l2arc_headroom;
5069                 if (do_headroom_boost)
5070                         headroom = (headroom * l2arc_headroom_boost) / 100;
5071
5072                 for (; ab; ab = ab_prev) {
5073                         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr;
5074                         kmutex_t *hash_lock;
5075                         uint64_t buf_sz;
5076
5077                         if (arc_warm == B_FALSE)
5078                                 ab_prev = list_next(list, ab);
5079                         else
5080                                 ab_prev = list_prev(list, ab);
5081                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_write_buffer_bytes_scanned, ab->b_size);
5082
5083                         hash_lock = HDR_LOCK(ab);
5084                         if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
5085                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_trylock_fail);
5086                                 /*
5087                                  * Skip this buffer rather than waiting.
5088                                  */
5089                                 continue;
5090                         }
5091
5092                         passed_sz += ab->b_size;
5093                         if (passed_sz > headroom) {
5094                                 /*
5095                                  * Searched too far.
5096                                  */
5097                                 mutex_exit(hash_lock);
5098                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_passed_headroom);
5099                                 break;
5100                         }
5101
5102                         if (!l2arc_write_eligible(guid, ab)) {
5103                                 mutex_exit(hash_lock);
5104                                 continue;
5105                         }
5106
5107                         if ((write_sz + ab->b_size) > target_sz) {
5108                                 full = B_TRUE;
5109                                 mutex_exit(hash_lock);
5110                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_full);
5111                                 break;
5112                         }
5113
5114                         if (pio == NULL) {
5115                                 /*
5116                                  * Insert a dummy header on the buflist so
5117                                  * l2arc_write_done() can find where the
5118                                  * write buffers begin without searching.
5119                                  */
5120                                 list_insert_head(dev->l2ad_buflist, head);
5121
5122                                 cb = kmem_alloc(
5123                                     sizeof (l2arc_write_callback_t), KM_SLEEP);
5124                                 cb->l2wcb_dev = dev;
5125                                 cb->l2wcb_head = head;
5126                                 pio = zio_root(spa, l2arc_write_done, cb,
5127                                     ZIO_FLAG_CANFAIL);
5128                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_pios);
5129                         }
5130
5131                         /*
5132                          * Create and add a new L2ARC header.
5133                          */
5134                         l2hdr = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_buf_hdr_t), KM_SLEEP);
5135                         l2hdr->b_dev = dev;
5136                         ab->b_flags |= ARC_L2_WRITING;
5137
5138                         /*
5139                          * Temporarily stash the data buffer in b_tmp_cdata.
5140                          * The subsequent write step will pick it up from
5141                          * there. This is because can't access ab->b_buf
5142                          * without holding the hash_lock, which we in turn
5143                          * can't access without holding the ARC list locks
5144                          * (which we want to avoid during compression/writing).
5145                          */
5146                         l2hdr->b_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
5147                         l2hdr->b_asize = ab->b_size;
5148                         l2hdr->b_tmp_cdata = ab->b_buf->b_data;
5149
5150                         buf_sz = ab->b_size;
5151                         ab->b_l2hdr = l2hdr;
5152
5153                         list_insert_head(dev->l2ad_buflist, ab);
5154
5155                         /*
5156                          * Compute and store the buffer cksum before
5157                          * writing.  On debug the cksum is verified first.
5158                          */
5159                         arc_cksum_verify(ab->b_buf);
5160                         arc_cksum_compute(ab->b_buf, B_TRUE);
5161
5162                         mutex_exit(hash_lock);
5163
5164                         write_sz += buf_sz;
5165                 }
5166
5167                 mutex_exit(list_lock);
5168
5169                 if (full == B_TRUE)
5170                         break;
5171         }
5172
5173         /* No buffers selected for writing? */
5174         if (pio == NULL) {
5175                 ASSERT0(write_sz);
5176                 mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
5177                 kmem_cache_free(hdr_cache, head);
5178                 return (0);
5179         }
5180
5181         /*
5182          * Now start writing the buffers. We're starting at the write head
5183          * and work backwards, retracing the course of the buffer selector
5184          * loop above.
5185          */
5186         for (ab = list_prev(dev->l2ad_buflist, head); ab;
5187             ab = list_prev(dev->l2ad_buflist, ab)) {
5188                 l2arc_buf_hdr_t *l2hdr;
5189                 uint64_t buf_sz;
5190
5191                 /*
5192                  * We shouldn't need to lock the buffer here, since we flagged
5193                  * it as ARC_L2_WRITING in the previous step, but we must take
5194                  * care to only access its L2 cache parameters. In particular,
5195                  * ab->b_buf may be invalid by now due to ARC eviction.
5196                  */
5197                 l2hdr = ab->b_l2hdr;
5198                 l2hdr->b_daddr = dev->l2ad_hand;
5199
5200                 if ((ab->b_flags & ARC_L2COMPRESS) &&
5201                     l2hdr->b_asize >= buf_compress_minsz) {
5202                         if (l2arc_compress_buf(l2hdr)) {
5203                                 /*
5204                                  * If compression succeeded, enable headroom
5205                                  * boost on the next scan cycle.
5206                                  */
5207                                 *headroom_boost = B_TRUE;
5208                         }
5209                 }
5210
5211                 /*
5212                  * Pick up the buffer data we had previously stashed away
5213                  * (and now potentially also compressed).
5214                  */
5215                 buf_data = l2hdr->b_tmp_cdata;
5216                 buf_sz = l2hdr->b_asize;
5217
5218                 /* Compression may have squashed the buffer to zero length. */
5219                 if (buf_sz != 0) {
5220                         uint64_t buf_p_sz;
5221
5222                         wzio = zio_write_phys(pio, dev->l2ad_vdev,
5223                             dev->l2ad_hand, buf_sz, buf_data, ZIO_CHECKSUM_OFF,
5224                             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE,
5225                             ZIO_FLAG_CANFAIL, B_FALSE);
5226
5227                         DTRACE_PROBE2(l2arc__write, vdev_t *, dev->l2ad_vdev,
5228                             zio_t *, wzio);
5229                         (void) zio_nowait(wzio);
5230
5231                         write_asize += buf_sz;
5232                         /*
5233                          * Keep the clock hand suitably device-aligned.
5234                          */
5235                         buf_p_sz = vdev_psize_to_asize(dev->l2ad_vdev, buf_sz);
5236                         write_psize += buf_p_sz;
5237                         dev->l2ad_hand += buf_p_sz;
5238                 }
5239         }
5240
5241         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
5242
5243         ASSERT3U(write_asize, <=, target_sz);
5244         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_sent);
5245         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_write_bytes, write_asize);
5246         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, write_sz);
5247         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_asize, write_asize);
5248         vdev_space_update(dev->l2ad_vdev, write_asize, 0, 0);
5249
5250         /*
5251          * Bump device hand to the device start if it is approaching the end.
5252          * l2arc_evict() will already have evicted ahead for this case.
5253          */
5254         if (dev->l2ad_hand >= (dev->l2ad_end - target_sz)) {
5255                 dev->l2ad_hand = dev->l2ad_start;
5256                 dev->l2ad_evict = dev->l2ad_start;
5257                 dev->l2ad_first = B_FALSE;
5258         }
5259
5260         dev->l2ad_writing = B_TRUE;
5261         (void) zio_wait(pio);
5262         dev->l2ad_writing = B_FALSE;
5263
5264         return (write_asize);
5265 }
5266
5267 /*
5268  * Compresses an L2ARC buffer.
5269  * The data to be compressed must be prefilled in l2hdr->b_tmp_cdata and its
5270  * size in l2hdr->b_asize. This routine tries to compress the data and
5271  * depending on the compression result there are three possible outcomes:
5272  * *) The buffer was incompressible. The original l2hdr contents were left
5273  *    untouched and are ready for writing to an L2 device.
5274  * *) The buffer was all-zeros, so there is no need to write it to an L2
5275  *    device. To indicate this situation b_tmp_cdata is NULL'ed, b_asize is
5276  *    set to zero and b_compress is set to ZIO_COMPRESS_EMPTY.
5277  * *) Compression succeeded and b_tmp_cdata was replaced with a temporary
5278  *    data buffer which holds the compressed data to be written, and b_asize
5279  *    tells us how much data there is. b_compress is set to the appropriate
5280  *    compression algorithm. Once writing is done, invoke
5281  *    l2arc_release_cdata_buf on this l2hdr to free this temporary buffer.
5282  *
5283  * Returns B_TRUE if compression succeeded, or B_FALSE if it didn't (the
5284  * buffer was incompressible).
5285  */
5286 static boolean_t
5287 l2arc_compress_buf(l2arc_buf_hdr_t *l2hdr)
5288 {
5289         void *cdata;
5290         size_t csize, len, rounded;
5291
5292         ASSERT(l2hdr->b_compress == ZIO_COMPRESS_OFF);
5293         ASSERT(l2hdr->b_tmp_cdata != NULL);
5294
5295         len = l2hdr->b_asize;
5296         cdata = zio_data_buf_alloc(len);
5297         csize = zio_compress_data(ZIO_COMPRESS_LZ4, l2hdr->b_tmp_cdata,
5298             cdata, l2hdr->b_asize);
5299
5300         rounded = P2ROUNDUP(csize, (size_t)SPA_MINBLOCKSIZE);
5301         if (rounded > csize) {
5302                 bzero((char *)cdata + csize, rounded - csize);
5303                 csize = rounded;
5304         }
5305
5306         if (csize == 0) {
5307                 /* zero block, indicate that there's nothing to write */
5308                 zio_data_buf_free(cdata, len);
5309                 l2hdr->b_compress = ZIO_COMPRESS_EMPTY;
5310                 l2hdr->b_asize = 0;
5311                 l2hdr->b_tmp_cdata = NULL;
5312                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_compress_zeros);
5313                 return (B_TRUE);
5314         } else if (csize > 0 && csize < len) {
5315                 /*
5316                  * Compression succeeded, we'll keep the cdata around for
5317                  * writing and release it afterwards.
5318                  */
5319                 l2hdr->b_compress = ZIO_COMPRESS_LZ4;
5320                 l2hdr->b_asize = csize;
5321                 l2hdr->b_tmp_cdata = cdata;
5322                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_compress_successes);
5323                 return (B_TRUE);
5324         } else {
5325                 /*
5326                  * Compression failed, release the compressed buffer.
5327                  * l2hdr will be left unmodified.
5328                  */
5329                 zio_data_buf_free(cdata, len);
5330                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_compress_failures);
5331                 return (B_FALSE);
5332         }
5333 }
5334
5335 /*
5336  * Decompresses a zio read back from an l2arc device. On success, the
5337  * underlying zio's io_data buffer is overwritten by the uncompressed
5338  * version. On decompression error (corrupt compressed stream), the
5339  * zio->io_error value is set to signal an I/O error.
5340  *
5341  * Please note that the compressed data stream is not checksummed, so
5342  * if the underlying device is experiencing data corruption, we may feed
5343  * corrupt data to the decompressor, so the decompressor needs to be
5344  * able to handle this situation (LZ4 does).
5345  */
5346 static void
5347 l2arc_decompress_zio(zio_t *zio, arc_buf_hdr_t *hdr, enum zio_compress c)
5348 {
5349         ASSERT(L2ARC_IS_VALID_COMPRESS(c));
5350
5351         if (zio->io_error != 0) {
5352                 /*
5353                  * An io error has occured, just restore the original io
5354                  * size in preparation for a main pool read.
5355                  */
5356                 zio->io_orig_size = zio->io_size = hdr->b_size;
5357                 return;
5358         }
5359
5360         if (c == ZIO_COMPRESS_EMPTY) {
5361                 /*
5362                  * An empty buffer results in a null zio, which means we
5363                  * need to fill its io_data after we're done restoring the
5364                  * buffer's contents.
5365                  */
5366                 ASSERT(hdr->b_buf != NULL);
5367                 bzero(hdr->b_buf->b_data, hdr->b_size);
5368                 zio->io_data = zio->io_orig_data = hdr->b_buf->b_data;
5369         } else {
5370                 ASSERT(zio->io_data != NULL);
5371                 /*
5372                  * We copy the compressed data from the start of the arc buffer
5373                  * (the zio_read will have pulled in only what we need, the
5374                  * rest is garbage which we will overwrite at decompression)
5375                  * and then decompress back to the ARC data buffer. This way we
5376                  * can minimize copying by simply decompressing back over the
5377                  * original compressed data (rather than decompressing to an
5378                  * aux buffer and then copying back the uncompressed buffer,
5379                  * which is likely to be much larger).
5380                  */
5381                 uint64_t csize;
5382                 void *cdata;
5383
5384                 csize = zio->io_size;
5385                 cdata = zio_data_buf_alloc(csize);
5386                 bcopy(zio->io_data, cdata, csize);
5387                 if (zio_decompress_data(c, cdata, zio->io_data, csize,
5388                     hdr->b_size) != 0)
5389                         zio->io_error = EIO;
5390                 zio_data_buf_free(cdata, csize);
5391         }
5392
5393         /* Restore the expected uncompressed IO size. */
5394         zio->io_orig_size = zio->io_size = hdr->b_size;
5395 }
5396
5397 /*
5398  * Releases the temporary b_tmp_cdata buffer in an l2arc header structure.
5399  * This buffer serves as a temporary holder of compressed data while
5400  * the buffer entry is being written to an l2arc device. Once that is
5401  * done, we can dispose of it.
5402  */
5403 static void
5404 l2arc_release_cdata_buf(arc_buf_hdr_t *ab)
5405 {
5406         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr = ab->b_l2hdr;
5407
5408         if (l2hdr->b_compress == ZIO_COMPRESS_LZ4) {
5409                 /*
5410                  * If the data was compressed, then we've allocated a
5411                  * temporary buffer for it, so now we need to release it.
5412                  */
5413                 ASSERT(l2hdr->b_tmp_cdata != NULL);
5414                 zio_data_buf_free(l2hdr->b_tmp_cdata, ab->b_size);
5415         }
5416         l2hdr->b_tmp_cdata = NULL;
5417 }
5418
5419 /*
5420  * This thread feeds the L2ARC at regular intervals.  This is the beating
5421  * heart of the L2ARC.
5422  */
5423 static void
5424 l2arc_feed_thread(void *dummy __unused)
5425 {
5426         callb_cpr_t cpr;
5427         l2arc_dev_t *dev;
5428         spa_t *spa;
5429         uint64_t size, wrote;
5430         clock_t begin, next = ddi_get_lbolt();
5431         boolean_t headroom_boost = B_FALSE;
5432
5433         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &l2arc_feed_thr_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
5434
5435         mutex_enter(&l2arc_feed_thr_lock);
5436
5437         while (l2arc_thread_exit == 0) {
5438                 CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
5439                 (void) cv_timedwait(&l2arc_feed_thr_cv, &l2arc_feed_thr_lock,
5440                     next - ddi_get_lbolt());
5441                 CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &l2arc_feed_thr_lock);
5442                 next = ddi_get_lbolt() + hz;
5443
5444                 /*
5445                  * Quick check for L2ARC devices.
5446                  */
5447                 mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
5448                 if (l2arc_ndev == 0) {
5449                         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
5450                         continue;
5451                 }
5452                 mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
5453                 begin = ddi_get_lbolt();
5454
5455                 /*
5456                  * This selects the next l2arc device to write to, and in
5457                  * doing so the next spa to feed from: dev->l2ad_spa.   This
5458                  * will return NULL if there are now no l2arc devices or if
5459                  * they are all faulted.
5460                  *
5461                  * If a device is returned, its spa's config lock is also
5462                  * held to prevent device removal.  l2arc_dev_get_next()
5463                  * will grab and release l2arc_dev_mtx.
5464                  */
5465                 if ((dev = l2arc_dev_get_next()) == NULL)
5466                         continue;
5467
5468                 spa = dev->l2ad_spa;
5469                 ASSERT(spa != NULL);
5470
5471                 /*
5472                  * If the pool is read-only then force the feed thread to
5473                  * sleep a little longer.
5474                  */
5475                 if (!spa_writeable(spa)) {
5476                         next = ddi_get_lbolt() + 5 * l2arc_feed_secs * hz;
5477                         spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
5478                         continue;
5479                 }
5480
5481                 /*
5482                  * Avoid contributing to memory pressure.
5483                  */
5484                 if (arc_reclaim_needed()) {
5485                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_abort_lowmem);
5486                         spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
5487                         continue;
5488                 }
5489
5490                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_feeds);
5491
5492                 size = l2arc_write_size();
5493
5494                 /*
5495                  * Evict L2ARC buffers that will be overwritten.
5496                  */
5497                 l2arc_evict(dev, size, B_FALSE);
5498
5499                 /*
5500                  * Write ARC buffers.
5501                  */
5502                 wrote = l2arc_write_buffers(spa, dev, size, &headroom_boost);
5503
5504                 /*
5505                  * Calculate interval between writes.
5506                  */
5507                 next = l2arc_write_interval(begin, size, wrote);
5508                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
5509         }
5510
5511         l2arc_thread_exit = 0;
5512         cv_broadcast(&l2arc_feed_thr_cv);
5513         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);           /* drops l2arc_feed_thr_lock */
5514         thread_exit();
5515 }
5516
5517 boolean_t
5518 l2arc_vdev_present(vdev_t *vd)
5519 {
5520         l2arc_dev_t *dev;
5521
5522         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
5523         for (dev = list_head(l2arc_dev_list); dev != NULL;
5524             dev = list_next(l2arc_dev_list, dev)) {
5525                 if (dev->l2ad_vdev == vd)
5526                         break;
5527         }
5528         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
5529
5530         return (dev != NULL);
5531 }
5532
5533 /*
5534  * Add a vdev for use by the L2ARC.  By this point the spa has already
5535  * validated the vdev and opened it.
5536  */
5537 void
5538 l2arc_add_vdev(spa_t *spa, vdev_t *vd)
5539 {
5540         l2arc_dev_t *adddev;
5541
5542         ASSERT(!l2arc_vdev_present(vd));
5543
5544         vdev_ashift_optimize(vd);
5545
5546         /*
5547          * Create a new l2arc device entry.
5548          */
5549         adddev = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_dev_t), KM_SLEEP);
5550         adddev->l2ad_spa = spa;
5551         adddev->l2ad_vdev = vd;
5552         adddev->l2ad_start = VDEV_LABEL_START_SIZE;
5553         adddev->l2ad_end = VDEV_LABEL_START_SIZE + vdev_get_min_asize(vd);
5554         adddev->l2ad_hand = adddev->l2ad_start;
5555         adddev->l2ad_evict = adddev->l2ad_start;
5556         adddev->l2ad_first = B_TRUE;
5557         adddev->l2ad_writing = B_FALSE;
5558
5559         /*
5560          * This is a list of all ARC buffers that are still valid on the
5561          * device.
5562          */
5563         adddev->l2ad_buflist = kmem_zalloc(sizeof (list_t), KM_SLEEP);
5564         list_create(adddev->l2ad_buflist, sizeof (arc_buf_hdr_t),
5565             offsetof(arc_buf_hdr_t, b_l2node));
5566
5567         vdev_space_update(vd, 0, 0, adddev->l2ad_end - adddev->l2ad_hand);
5568
5569         /*
5570          * Add device to global list
5571          */
5572         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
5573         list_insert_head(l2arc_dev_list, adddev);
5574         atomic_inc_64(&l2arc_ndev);
5575         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
5576 }
5577
5578 /*
5579  * Remove a vdev from the L2ARC.
5580  */
5581 void
5582 l2arc_remove_vdev(vdev_t *vd)
5583 {
5584         l2arc_dev_t *dev, *nextdev, *remdev = NULL;
5585
5586         /*
5587          * Find the device by vdev
5588          */
5589         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
5590         for (dev = list_head(l2arc_dev_list); dev; dev = nextdev) {
5591                 nextdev = list_next(l2arc_dev_list, dev);
5592                 if (vd == dev->l2ad_vdev) {
5593                         remdev = dev;
5594                         break;
5595                 }
5596         }
5597         ASSERT(remdev != NULL);
5598
5599         /*
5600          * Remove device from global list
5601          */
5602         list_remove(l2arc_dev_list, remdev);
5603         l2arc_dev_last = NULL;          /* may have been invalidated */
5604         atomic_dec_64(&l2arc_ndev);
5605         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
5606
5607         /*
5608          * Clear all buflists and ARC references.  L2ARC device flush.
5609          */
5610         l2arc_evict(remdev, 0, B_TRUE);
5611         list_destroy(remdev->l2ad_buflist);
5612         kmem_free(remdev->l2ad_buflist, sizeof (list_t));
5613         kmem_free(remdev, sizeof (l2arc_dev_t));
5614 }
5615
5616 void
5617 l2arc_init(void)
5618 {
5619         l2arc_thread_exit = 0;
5620         l2arc_ndev = 0;
5621         l2arc_writes_sent = 0;
5622         l2arc_writes_done = 0;
5623
5624         mutex_init(&l2arc_feed_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
5625         cv_init(&l2arc_feed_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
5626         mutex_init(&l2arc_dev_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
5627         mutex_init(&l2arc_buflist_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
5628         mutex_init(&l2arc_free_on_write_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
5629
5630         l2arc_dev_list = &L2ARC_dev_list;
5631         l2arc_free_on_write = &L2ARC_free_on_write;
5632         list_create(l2arc_dev_list, sizeof (l2arc_dev_t),
5633             offsetof(l2arc_dev_t, l2ad_node));
5634         list_create(l2arc_free_on_write, sizeof (l2arc_data_free_t),
5635             offsetof(l2arc_data_free_t, l2df_list_node));
5636 }
5637
5638 void
5639 l2arc_fini(void)
5640 {
5641         /*
5642          * This is called from dmu_fini(), which is called from spa_fini();
5643          * Because of this, we can assume that all l2arc devices have
5644          * already been removed when the pools themselves were removed.
5645          */
5646
5647         l2arc_do_free_on_write();
5648
5649         mutex_destroy(&l2arc_feed_thr_lock);
5650         cv_destroy(&l2arc_feed_thr_cv);
5651         mutex_destroy(&l2arc_dev_mtx);
5652         mutex_destroy(&l2arc_buflist_mtx);
5653         mutex_destroy(&l2arc_free_on_write_mtx);
5654
5655         list_destroy(l2arc_dev_list);
5656         list_destroy(l2arc_free_on_write);
5657 }
5658
5659 void
5660 l2arc_start(void)
5661 {
5662         if (!(spa_mode_global & FWRITE))
5663                 return;
5664
5665         (void) thread_create(NULL, 0, l2arc_feed_thread, NULL, 0, &p0,
5666             TS_RUN, minclsyspri);
5667 }
5668
5669 void
5670 l2arc_stop(void)
5671 {
5672         if (!(spa_mode_global & FWRITE))
5673                 return;
5674
5675         mutex_enter(&l2arc_feed_thr_lock);
5676         cv_signal(&l2arc_feed_thr_cv);  /* kick thread out of startup */
5677         l2arc_thread_exit = 1;
5678         while (l2arc_thread_exit != 0)
5679                 cv_wait(&l2arc_feed_thr_cv, &l2arc_feed_thr_lock);
5680         mutex_exit(&l2arc_feed_thr_lock);
5681 }