]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/arc.c
MFC r242845 (delphij):
[FreeBSD/stable/8.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / zfs / arc.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright 2011 Nexenta Systems, Inc.  All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 by Delphix. All rights reserved.
25  */
26
27 /*
28  * DVA-based Adjustable Replacement Cache
29  *
30  * While much of the theory of operation used here is
31  * based on the self-tuning, low overhead replacement cache
32  * presented by Megiddo and Modha at FAST 2003, there are some
33  * significant differences:
34  *
35  * 1. The Megiddo and Modha model assumes any page is evictable.
36  * Pages in its cache cannot be "locked" into memory.  This makes
37  * the eviction algorithm simple: evict the last page in the list.
38  * This also make the performance characteristics easy to reason
39  * about.  Our cache is not so simple.  At any given moment, some
40  * subset of the blocks in the cache are un-evictable because we
41  * have handed out a reference to them.  Blocks are only evictable
42  * when there are no external references active.  This makes
43  * eviction far more problematic:  we choose to evict the evictable
44  * blocks that are the "lowest" in the list.
45  *
46  * There are times when it is not possible to evict the requested
47  * space.  In these circumstances we are unable to adjust the cache
48  * size.  To prevent the cache growing unbounded at these times we
49  * implement a "cache throttle" that slows the flow of new data
50  * into the cache until we can make space available.
51  *
52  * 2. The Megiddo and Modha model assumes a fixed cache size.
53  * Pages are evicted when the cache is full and there is a cache
54  * miss.  Our model has a variable sized cache.  It grows with
55  * high use, but also tries to react to memory pressure from the
56  * operating system: decreasing its size when system memory is
57  * tight.
58  *
59  * 3. The Megiddo and Modha model assumes a fixed page size. All
60  * elements of the cache are therefor exactly the same size.  So
61  * when adjusting the cache size following a cache miss, its simply
62  * a matter of choosing a single page to evict.  In our model, we
63  * have variable sized cache blocks (rangeing from 512 bytes to
64  * 128K bytes).  We therefor choose a set of blocks to evict to make
65  * space for a cache miss that approximates as closely as possible
66  * the space used by the new block.
67  *
68  * See also:  "ARC: A Self-Tuning, Low Overhead Replacement Cache"
69  * by N. Megiddo & D. Modha, FAST 2003
70  */
71
72 /*
73  * The locking model:
74  *
75  * A new reference to a cache buffer can be obtained in two
76  * ways: 1) via a hash table lookup using the DVA as a key,
77  * or 2) via one of the ARC lists.  The arc_read() interface
78  * uses method 1, while the internal arc algorithms for
79  * adjusting the cache use method 2.  We therefor provide two
80  * types of locks: 1) the hash table lock array, and 2) the
81  * arc list locks.
82  *
83  * Buffers do not have their own mutexs, rather they rely on the
84  * hash table mutexs for the bulk of their protection (i.e. most
85  * fields in the arc_buf_hdr_t are protected by these mutexs).
86  *
87  * buf_hash_find() returns the appropriate mutex (held) when it
88  * locates the requested buffer in the hash table.  It returns
89  * NULL for the mutex if the buffer was not in the table.
90  *
91  * buf_hash_remove() expects the appropriate hash mutex to be
92  * already held before it is invoked.
93  *
94  * Each arc state also has a mutex which is used to protect the
95  * buffer list associated with the state.  When attempting to
96  * obtain a hash table lock while holding an arc list lock you
97  * must use: mutex_tryenter() to avoid deadlock.  Also note that
98  * the active state mutex must be held before the ghost state mutex.
99  *
100  * Arc buffers may have an associated eviction callback function.
101  * This function will be invoked prior to removing the buffer (e.g.
102  * in arc_do_user_evicts()).  Note however that the data associated
103  * with the buffer may be evicted prior to the callback.  The callback
104  * must be made with *no locks held* (to prevent deadlock).  Additionally,
105  * the users of callbacks must ensure that their private data is
106  * protected from simultaneous callbacks from arc_buf_evict()
107  * and arc_do_user_evicts().
108  *
109  * Note that the majority of the performance stats are manipulated
110  * with atomic operations.
111  *
112  * The L2ARC uses the l2arc_buflist_mtx global mutex for the following:
113  *
114  *      - L2ARC buflist creation
115  *      - L2ARC buflist eviction
116  *      - L2ARC write completion, which walks L2ARC buflists
117  *      - ARC header destruction, as it removes from L2ARC buflists
118  *      - ARC header release, as it removes from L2ARC buflists
119  */
120
121 #include <sys/spa.h>
122 #include <sys/zio.h>
123 #include <sys/zfs_context.h>
124 #include <sys/arc.h>
125 #include <sys/refcount.h>
126 #include <sys/vdev.h>
127 #include <sys/vdev_impl.h>
128 #ifdef _KERNEL
129 #include <sys/dnlc.h>
130 #endif
131 #include <sys/callb.h>
132 #include <sys/kstat.h>
133 #include <zfs_fletcher.h>
134 #include <sys/sdt.h>
135
136 #include <vm/vm_pageout.h>
137
138 #ifdef illumos
139 #ifndef _KERNEL
140 /* set with ZFS_DEBUG=watch, to enable watchpoints on frozen buffers */
141 boolean_t arc_watch = B_FALSE;
142 int arc_procfd;
143 #endif
144 #endif /* illumos */
145
146 static kmutex_t         arc_reclaim_thr_lock;
147 static kcondvar_t       arc_reclaim_thr_cv;     /* used to signal reclaim thr */
148 static uint8_t          arc_thread_exit;
149
150 extern int zfs_write_limit_shift;
151 extern uint64_t zfs_write_limit_max;
152 extern kmutex_t zfs_write_limit_lock;
153
154 #define ARC_REDUCE_DNLC_PERCENT 3
155 uint_t arc_reduce_dnlc_percent = ARC_REDUCE_DNLC_PERCENT;
156
157 typedef enum arc_reclaim_strategy {
158         ARC_RECLAIM_AGGR,               /* Aggressive reclaim strategy */
159         ARC_RECLAIM_CONS                /* Conservative reclaim strategy */
160 } arc_reclaim_strategy_t;
161
162 /* number of seconds before growing cache again */
163 static int              arc_grow_retry = 60;
164
165 /* shift of arc_c for calculating both min and max arc_p */
166 static int              arc_p_min_shift = 4;
167
168 /* log2(fraction of arc to reclaim) */
169 static int              arc_shrink_shift = 5;
170
171 /*
172  * minimum lifespan of a prefetch block in clock ticks
173  * (initialized in arc_init())
174  */
175 static int              arc_min_prefetch_lifespan;
176
177 static int arc_dead;
178 extern int zfs_prefetch_disable;
179
180 /*
181  * The arc has filled available memory and has now warmed up.
182  */
183 static boolean_t arc_warm;
184
185 /*
186  * These tunables are for performance analysis.
187  */
188 uint64_t zfs_arc_max;
189 uint64_t zfs_arc_min;
190 uint64_t zfs_arc_meta_limit = 0;
191 int zfs_arc_grow_retry = 0;
192 int zfs_arc_shrink_shift = 0;
193 int zfs_arc_p_min_shift = 0;
194 int zfs_disable_dup_eviction = 0;
195
196 TUNABLE_QUAD("vfs.zfs.arc_max", &zfs_arc_max);
197 TUNABLE_QUAD("vfs.zfs.arc_min", &zfs_arc_min);
198 TUNABLE_QUAD("vfs.zfs.arc_meta_limit", &zfs_arc_meta_limit);
199 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
200 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_max, CTLFLAG_RDTUN, &zfs_arc_max, 0,
201     "Maximum ARC size");
202 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_min, CTLFLAG_RDTUN, &zfs_arc_min, 0,
203     "Minimum ARC size");
204
205 /*
206  * Note that buffers can be in one of 6 states:
207  *      ARC_anon        - anonymous (discussed below)
208  *      ARC_mru         - recently used, currently cached
209  *      ARC_mru_ghost   - recentely used, no longer in cache
210  *      ARC_mfu         - frequently used, currently cached
211  *      ARC_mfu_ghost   - frequently used, no longer in cache
212  *      ARC_l2c_only    - exists in L2ARC but not other states
213  * When there are no active references to the buffer, they are
214  * are linked onto a list in one of these arc states.  These are
215  * the only buffers that can be evicted or deleted.  Within each
216  * state there are multiple lists, one for meta-data and one for
217  * non-meta-data.  Meta-data (indirect blocks, blocks of dnodes,
218  * etc.) is tracked separately so that it can be managed more
219  * explicitly: favored over data, limited explicitly.
220  *
221  * Anonymous buffers are buffers that are not associated with
222  * a DVA.  These are buffers that hold dirty block copies
223  * before they are written to stable storage.  By definition,
224  * they are "ref'd" and are considered part of arc_mru
225  * that cannot be freed.  Generally, they will aquire a DVA
226  * as they are written and migrate onto the arc_mru list.
227  *
228  * The ARC_l2c_only state is for buffers that are in the second
229  * level ARC but no longer in any of the ARC_m* lists.  The second
230  * level ARC itself may also contain buffers that are in any of
231  * the ARC_m* states - meaning that a buffer can exist in two
232  * places.  The reason for the ARC_l2c_only state is to keep the
233  * buffer header in the hash table, so that reads that hit the
234  * second level ARC benefit from these fast lookups.
235  */
236
237 #define ARCS_LOCK_PAD           CACHE_LINE_SIZE
238 struct arcs_lock {
239         kmutex_t        arcs_lock;
240 #ifdef _KERNEL
241         unsigned char   pad[(ARCS_LOCK_PAD - sizeof (kmutex_t))];
242 #endif
243 };
244
245 /*
246  * must be power of two for mask use to work
247  *
248  */
249 #define ARC_BUFC_NUMDATALISTS           16
250 #define ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS       16
251 #define ARC_BUFC_NUMLISTS       (ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS + ARC_BUFC_NUMDATALISTS)
252
253 typedef struct arc_state {
254         uint64_t arcs_lsize[ARC_BUFC_NUMTYPES]; /* amount of evictable data */
255         uint64_t arcs_size;     /* total amount of data in this state */
256         list_t  arcs_lists[ARC_BUFC_NUMLISTS]; /* list of evictable buffers */
257         struct arcs_lock arcs_locks[ARC_BUFC_NUMLISTS] __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
258 } arc_state_t;
259
260 #define ARCS_LOCK(s, i) (&((s)->arcs_locks[(i)].arcs_lock))
261
262 /* The 6 states: */
263 static arc_state_t ARC_anon;
264 static arc_state_t ARC_mru;
265 static arc_state_t ARC_mru_ghost;
266 static arc_state_t ARC_mfu;
267 static arc_state_t ARC_mfu_ghost;
268 static arc_state_t ARC_l2c_only;
269
270 typedef struct arc_stats {
271         kstat_named_t arcstat_hits;
272         kstat_named_t arcstat_misses;
273         kstat_named_t arcstat_demand_data_hits;
274         kstat_named_t arcstat_demand_data_misses;
275         kstat_named_t arcstat_demand_metadata_hits;
276         kstat_named_t arcstat_demand_metadata_misses;
277         kstat_named_t arcstat_prefetch_data_hits;
278         kstat_named_t arcstat_prefetch_data_misses;
279         kstat_named_t arcstat_prefetch_metadata_hits;
280         kstat_named_t arcstat_prefetch_metadata_misses;
281         kstat_named_t arcstat_mru_hits;
282         kstat_named_t arcstat_mru_ghost_hits;
283         kstat_named_t arcstat_mfu_hits;
284         kstat_named_t arcstat_mfu_ghost_hits;
285         kstat_named_t arcstat_allocated;
286         kstat_named_t arcstat_deleted;
287         kstat_named_t arcstat_stolen;
288         kstat_named_t arcstat_recycle_miss;
289         kstat_named_t arcstat_mutex_miss;
290         kstat_named_t arcstat_evict_skip;
291         kstat_named_t arcstat_evict_l2_cached;
292         kstat_named_t arcstat_evict_l2_eligible;
293         kstat_named_t arcstat_evict_l2_ineligible;
294         kstat_named_t arcstat_hash_elements;
295         kstat_named_t arcstat_hash_elements_max;
296         kstat_named_t arcstat_hash_collisions;
297         kstat_named_t arcstat_hash_chains;
298         kstat_named_t arcstat_hash_chain_max;
299         kstat_named_t arcstat_p;
300         kstat_named_t arcstat_c;
301         kstat_named_t arcstat_c_min;
302         kstat_named_t arcstat_c_max;
303         kstat_named_t arcstat_size;
304         kstat_named_t arcstat_hdr_size;
305         kstat_named_t arcstat_data_size;
306         kstat_named_t arcstat_other_size;
307         kstat_named_t arcstat_l2_hits;
308         kstat_named_t arcstat_l2_misses;
309         kstat_named_t arcstat_l2_feeds;
310         kstat_named_t arcstat_l2_rw_clash;
311         kstat_named_t arcstat_l2_read_bytes;
312         kstat_named_t arcstat_l2_write_bytes;
313         kstat_named_t arcstat_l2_writes_sent;
314         kstat_named_t arcstat_l2_writes_done;
315         kstat_named_t arcstat_l2_writes_error;
316         kstat_named_t arcstat_l2_writes_hdr_miss;
317         kstat_named_t arcstat_l2_evict_lock_retry;
318         kstat_named_t arcstat_l2_evict_reading;
319         kstat_named_t arcstat_l2_free_on_write;
320         kstat_named_t arcstat_l2_abort_lowmem;
321         kstat_named_t arcstat_l2_cksum_bad;
322         kstat_named_t arcstat_l2_io_error;
323         kstat_named_t arcstat_l2_size;
324         kstat_named_t arcstat_l2_hdr_size;
325         kstat_named_t arcstat_l2_write_trylock_fail;
326         kstat_named_t arcstat_l2_write_passed_headroom;
327         kstat_named_t arcstat_l2_write_spa_mismatch;
328         kstat_named_t arcstat_l2_write_in_l2;
329         kstat_named_t arcstat_l2_write_hdr_io_in_progress;
330         kstat_named_t arcstat_l2_write_not_cacheable;
331         kstat_named_t arcstat_l2_write_full;
332         kstat_named_t arcstat_l2_write_buffer_iter;
333         kstat_named_t arcstat_l2_write_pios;
334         kstat_named_t arcstat_l2_write_buffer_bytes_scanned;
335         kstat_named_t arcstat_l2_write_buffer_list_iter;
336         kstat_named_t arcstat_l2_write_buffer_list_null_iter;
337         kstat_named_t arcstat_memory_throttle_count;
338         kstat_named_t arcstat_duplicate_buffers;
339         kstat_named_t arcstat_duplicate_buffers_size;
340         kstat_named_t arcstat_duplicate_reads;
341 } arc_stats_t;
342
343 static arc_stats_t arc_stats = {
344         { "hits",                       KSTAT_DATA_UINT64 },
345         { "misses",                     KSTAT_DATA_UINT64 },
346         { "demand_data_hits",           KSTAT_DATA_UINT64 },
347         { "demand_data_misses",         KSTAT_DATA_UINT64 },
348         { "demand_metadata_hits",       KSTAT_DATA_UINT64 },
349         { "demand_metadata_misses",     KSTAT_DATA_UINT64 },
350         { "prefetch_data_hits",         KSTAT_DATA_UINT64 },
351         { "prefetch_data_misses",       KSTAT_DATA_UINT64 },
352         { "prefetch_metadata_hits",     KSTAT_DATA_UINT64 },
353         { "prefetch_metadata_misses",   KSTAT_DATA_UINT64 },
354         { "mru_hits",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
355         { "mru_ghost_hits",             KSTAT_DATA_UINT64 },
356         { "mfu_hits",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
357         { "mfu_ghost_hits",             KSTAT_DATA_UINT64 },
358         { "allocated",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
359         { "deleted",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
360         { "stolen",                     KSTAT_DATA_UINT64 },
361         { "recycle_miss",               KSTAT_DATA_UINT64 },
362         { "mutex_miss",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
363         { "evict_skip",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
364         { "evict_l2_cached",            KSTAT_DATA_UINT64 },
365         { "evict_l2_eligible",          KSTAT_DATA_UINT64 },
366         { "evict_l2_ineligible",        KSTAT_DATA_UINT64 },
367         { "hash_elements",              KSTAT_DATA_UINT64 },
368         { "hash_elements_max",          KSTAT_DATA_UINT64 },
369         { "hash_collisions",            KSTAT_DATA_UINT64 },
370         { "hash_chains",                KSTAT_DATA_UINT64 },
371         { "hash_chain_max",             KSTAT_DATA_UINT64 },
372         { "p",                          KSTAT_DATA_UINT64 },
373         { "c",                          KSTAT_DATA_UINT64 },
374         { "c_min",                      KSTAT_DATA_UINT64 },
375         { "c_max",                      KSTAT_DATA_UINT64 },
376         { "size",                       KSTAT_DATA_UINT64 },
377         { "hdr_size",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
378         { "data_size",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
379         { "other_size",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
380         { "l2_hits",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
381         { "l2_misses",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
382         { "l2_feeds",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
383         { "l2_rw_clash",                KSTAT_DATA_UINT64 },
384         { "l2_read_bytes",              KSTAT_DATA_UINT64 },
385         { "l2_write_bytes",             KSTAT_DATA_UINT64 },
386         { "l2_writes_sent",             KSTAT_DATA_UINT64 },
387         { "l2_writes_done",             KSTAT_DATA_UINT64 },
388         { "l2_writes_error",            KSTAT_DATA_UINT64 },
389         { "l2_writes_hdr_miss",         KSTAT_DATA_UINT64 },
390         { "l2_evict_lock_retry",        KSTAT_DATA_UINT64 },
391         { "l2_evict_reading",           KSTAT_DATA_UINT64 },
392         { "l2_free_on_write",           KSTAT_DATA_UINT64 },
393         { "l2_abort_lowmem",            KSTAT_DATA_UINT64 },
394         { "l2_cksum_bad",               KSTAT_DATA_UINT64 },
395         { "l2_io_error",                KSTAT_DATA_UINT64 },
396         { "l2_size",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
397         { "l2_hdr_size",                KSTAT_DATA_UINT64 },
398         { "l2_write_trylock_fail",      KSTAT_DATA_UINT64 },
399         { "l2_write_passed_headroom",   KSTAT_DATA_UINT64 },
400         { "l2_write_spa_mismatch",      KSTAT_DATA_UINT64 },
401         { "l2_write_in_l2",             KSTAT_DATA_UINT64 },
402         { "l2_write_io_in_progress",    KSTAT_DATA_UINT64 },
403         { "l2_write_not_cacheable",     KSTAT_DATA_UINT64 },
404         { "l2_write_full",              KSTAT_DATA_UINT64 },
405         { "l2_write_buffer_iter",       KSTAT_DATA_UINT64 },
406         { "l2_write_pios",              KSTAT_DATA_UINT64 },
407         { "l2_write_buffer_bytes_scanned", KSTAT_DATA_UINT64 },
408         { "l2_write_buffer_list_iter",  KSTAT_DATA_UINT64 },
409         { "l2_write_buffer_list_null_iter", KSTAT_DATA_UINT64 },
410         { "memory_throttle_count",      KSTAT_DATA_UINT64 },
411         { "duplicate_buffers",          KSTAT_DATA_UINT64 },
412         { "duplicate_buffers_size",     KSTAT_DATA_UINT64 },
413         { "duplicate_reads",            KSTAT_DATA_UINT64 }
414 };
415
416 #define ARCSTAT(stat)   (arc_stats.stat.value.ui64)
417
418 #define ARCSTAT_INCR(stat, val) \
419         atomic_add_64(&arc_stats.stat.value.ui64, (val));
420
421 #define ARCSTAT_BUMP(stat)      ARCSTAT_INCR(stat, 1)
422 #define ARCSTAT_BUMPDOWN(stat)  ARCSTAT_INCR(stat, -1)
423
424 #define ARCSTAT_MAX(stat, val) {                                        \
425         uint64_t m;                                                     \
426         while ((val) > (m = arc_stats.stat.value.ui64) &&               \
427             (m != atomic_cas_64(&arc_stats.stat.value.ui64, m, (val)))) \
428                 continue;                                               \
429 }
430
431 #define ARCSTAT_MAXSTAT(stat) \
432         ARCSTAT_MAX(stat##_max, arc_stats.stat.value.ui64)
433
434 /*
435  * We define a macro to allow ARC hits/misses to be easily broken down by
436  * two separate conditions, giving a total of four different subtypes for
437  * each of hits and misses (so eight statistics total).
438  */
439 #define ARCSTAT_CONDSTAT(cond1, stat1, notstat1, cond2, stat2, notstat2, stat) \
440         if (cond1) {                                                    \
441                 if (cond2) {                                            \
442                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##stat1##_##stat2##_##stat); \
443                 } else {                                                \
444                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##stat1##_##notstat2##_##stat); \
445                 }                                                       \
446         } else {                                                        \
447                 if (cond2) {                                            \
448                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##notstat1##_##stat2##_##stat); \
449                 } else {                                                \
450                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_##notstat1##_##notstat2##_##stat);\
451                 }                                                       \
452         }
453
454 kstat_t                 *arc_ksp;
455 static arc_state_t      *arc_anon;
456 static arc_state_t      *arc_mru;
457 static arc_state_t      *arc_mru_ghost;
458 static arc_state_t      *arc_mfu;
459 static arc_state_t      *arc_mfu_ghost;
460 static arc_state_t      *arc_l2c_only;
461
462 /*
463  * There are several ARC variables that are critical to export as kstats --
464  * but we don't want to have to grovel around in the kstat whenever we wish to
465  * manipulate them.  For these variables, we therefore define them to be in
466  * terms of the statistic variable.  This assures that we are not introducing
467  * the possibility of inconsistency by having shadow copies of the variables,
468  * while still allowing the code to be readable.
469  */
470 #define arc_size        ARCSTAT(arcstat_size)   /* actual total arc size */
471 #define arc_p           ARCSTAT(arcstat_p)      /* target size of MRU */
472 #define arc_c           ARCSTAT(arcstat_c)      /* target size of cache */
473 #define arc_c_min       ARCSTAT(arcstat_c_min)  /* min target cache size */
474 #define arc_c_max       ARCSTAT(arcstat_c_max)  /* max target cache size */
475
476 static int              arc_no_grow;    /* Don't try to grow cache size */
477 static uint64_t         arc_tempreserve;
478 static uint64_t         arc_loaned_bytes;
479 static uint64_t         arc_meta_used;
480 static uint64_t         arc_meta_limit;
481 static uint64_t         arc_meta_max = 0;
482 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_meta_used, CTLFLAG_RDTUN,
483     &arc_meta_used, 0, "ARC metadata used");
484 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, arc_meta_limit, CTLFLAG_RDTUN,
485     &arc_meta_limit, 0, "ARC metadata limit");
486
487 typedef struct l2arc_buf_hdr l2arc_buf_hdr_t;
488
489 typedef struct arc_callback arc_callback_t;
490
491 struct arc_callback {
492         void                    *acb_private;
493         arc_done_func_t         *acb_done;
494         arc_buf_t               *acb_buf;
495         zio_t                   *acb_zio_dummy;
496         arc_callback_t          *acb_next;
497 };
498
499 typedef struct arc_write_callback arc_write_callback_t;
500
501 struct arc_write_callback {
502         void            *awcb_private;
503         arc_done_func_t *awcb_ready;
504         arc_done_func_t *awcb_done;
505         arc_buf_t       *awcb_buf;
506 };
507
508 struct arc_buf_hdr {
509         /* protected by hash lock */
510         dva_t                   b_dva;
511         uint64_t                b_birth;
512         uint64_t                b_cksum0;
513
514         kmutex_t                b_freeze_lock;
515         zio_cksum_t             *b_freeze_cksum;
516         void                    *b_thawed;
517
518         arc_buf_hdr_t           *b_hash_next;
519         arc_buf_t               *b_buf;
520         uint32_t                b_flags;
521         uint32_t                b_datacnt;
522
523         arc_callback_t          *b_acb;
524         kcondvar_t              b_cv;
525
526         /* immutable */
527         arc_buf_contents_t      b_type;
528         uint64_t                b_size;
529         uint64_t                b_spa;
530
531         /* protected by arc state mutex */
532         arc_state_t             *b_state;
533         list_node_t             b_arc_node;
534
535         /* updated atomically */
536         clock_t                 b_arc_access;
537
538         /* self protecting */
539         refcount_t              b_refcnt;
540
541         l2arc_buf_hdr_t         *b_l2hdr;
542         list_node_t             b_l2node;
543 };
544
545 static arc_buf_t *arc_eviction_list;
546 static kmutex_t arc_eviction_mtx;
547 static arc_buf_hdr_t arc_eviction_hdr;
548 static void arc_get_data_buf(arc_buf_t *buf);
549 static void arc_access(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t *hash_lock);
550 static int arc_evict_needed(arc_buf_contents_t type);
551 static void arc_evict_ghost(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes);
552 #ifdef illumos
553 static void arc_buf_watch(arc_buf_t *buf);
554 #endif /* illumos */
555
556 static boolean_t l2arc_write_eligible(uint64_t spa_guid, arc_buf_hdr_t *ab);
557
558 #define GHOST_STATE(state)      \
559         ((state) == arc_mru_ghost || (state) == arc_mfu_ghost ||        \
560         (state) == arc_l2c_only)
561
562 /*
563  * Private ARC flags.  These flags are private ARC only flags that will show up
564  * in b_flags in the arc_hdr_buf_t.  Some flags are publicly declared, and can
565  * be passed in as arc_flags in things like arc_read.  However, these flags
566  * should never be passed and should only be set by ARC code.  When adding new
567  * public flags, make sure not to smash the private ones.
568  */
569
570 #define ARC_IN_HASH_TABLE       (1 << 9)        /* this buffer is hashed */
571 #define ARC_IO_IN_PROGRESS      (1 << 10)       /* I/O in progress for buf */
572 #define ARC_IO_ERROR            (1 << 11)       /* I/O failed for buf */
573 #define ARC_FREED_IN_READ       (1 << 12)       /* buf freed while in read */
574 #define ARC_BUF_AVAILABLE       (1 << 13)       /* block not in active use */
575 #define ARC_INDIRECT            (1 << 14)       /* this is an indirect block */
576 #define ARC_FREE_IN_PROGRESS    (1 << 15)       /* hdr about to be freed */
577 #define ARC_L2_WRITING          (1 << 16)       /* L2ARC write in progress */
578 #define ARC_L2_EVICTED          (1 << 17)       /* evicted during I/O */
579 #define ARC_L2_WRITE_HEAD       (1 << 18)       /* head of write list */
580
581 #define HDR_IN_HASH_TABLE(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_IN_HASH_TABLE)
582 #define HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr) ((hdr)->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS)
583 #define HDR_IO_ERROR(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_IO_ERROR)
584 #define HDR_PREFETCH(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_PREFETCH)
585 #define HDR_FREED_IN_READ(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_FREED_IN_READ)
586 #define HDR_BUF_AVAILABLE(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_BUF_AVAILABLE)
587 #define HDR_FREE_IN_PROGRESS(hdr)       ((hdr)->b_flags & ARC_FREE_IN_PROGRESS)
588 #define HDR_L2CACHE(hdr)        ((hdr)->b_flags & ARC_L2CACHE)
589 #define HDR_L2_READING(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS && \
590                                     (hdr)->b_l2hdr != NULL)
591 #define HDR_L2_WRITING(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_L2_WRITING)
592 #define HDR_L2_EVICTED(hdr)     ((hdr)->b_flags & ARC_L2_EVICTED)
593 #define HDR_L2_WRITE_HEAD(hdr)  ((hdr)->b_flags & ARC_L2_WRITE_HEAD)
594
595 /*
596  * Other sizes
597  */
598
599 #define HDR_SIZE ((int64_t)sizeof (arc_buf_hdr_t))
600 #define L2HDR_SIZE ((int64_t)sizeof (l2arc_buf_hdr_t))
601
602 /*
603  * Hash table routines
604  */
605
606 #define HT_LOCK_PAD     CACHE_LINE_SIZE
607
608 struct ht_lock {
609         kmutex_t        ht_lock;
610 #ifdef _KERNEL
611         unsigned char   pad[(HT_LOCK_PAD - sizeof (kmutex_t))];
612 #endif
613 };
614
615 #define BUF_LOCKS 256
616 typedef struct buf_hash_table {
617         uint64_t ht_mask;
618         arc_buf_hdr_t **ht_table;
619         struct ht_lock ht_locks[BUF_LOCKS] __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
620 } buf_hash_table_t;
621
622 static buf_hash_table_t buf_hash_table;
623
624 #define BUF_HASH_INDEX(spa, dva, birth) \
625         (buf_hash(spa, dva, birth) & buf_hash_table.ht_mask)
626 #define BUF_HASH_LOCK_NTRY(idx) (buf_hash_table.ht_locks[idx & (BUF_LOCKS-1)])
627 #define BUF_HASH_LOCK(idx)      (&(BUF_HASH_LOCK_NTRY(idx).ht_lock))
628 #define HDR_LOCK(hdr) \
629         (BUF_HASH_LOCK(BUF_HASH_INDEX(hdr->b_spa, &hdr->b_dva, hdr->b_birth)))
630
631 uint64_t zfs_crc64_table[256];
632
633 /*
634  * Level 2 ARC
635  */
636
637 #define L2ARC_WRITE_SIZE        (8 * 1024 * 1024)       /* initial write max */
638 #define L2ARC_HEADROOM          2               /* num of writes */
639 #define L2ARC_FEED_SECS         1               /* caching interval secs */
640 #define L2ARC_FEED_MIN_MS       200             /* min caching interval ms */
641
642 #define l2arc_writes_sent       ARCSTAT(arcstat_l2_writes_sent)
643 #define l2arc_writes_done       ARCSTAT(arcstat_l2_writes_done)
644
645 /*
646  * L2ARC Performance Tunables
647  */
648 uint64_t l2arc_write_max = L2ARC_WRITE_SIZE;    /* default max write size */
649 uint64_t l2arc_write_boost = L2ARC_WRITE_SIZE;  /* extra write during warmup */
650 uint64_t l2arc_headroom = L2ARC_HEADROOM;       /* number of dev writes */
651 uint64_t l2arc_feed_secs = L2ARC_FEED_SECS;     /* interval seconds */
652 uint64_t l2arc_feed_min_ms = L2ARC_FEED_MIN_MS; /* min interval milliseconds */
653 boolean_t l2arc_noprefetch = B_TRUE;            /* don't cache prefetch bufs */
654 boolean_t l2arc_feed_again = B_TRUE;            /* turbo warmup */
655 boolean_t l2arc_norw = B_TRUE;                  /* no reads during writes */
656
657 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_write_max, CTLFLAG_RW,
658     &l2arc_write_max, 0, "max write size");
659 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_write_boost, CTLFLAG_RW,
660     &l2arc_write_boost, 0, "extra write during warmup");
661 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_headroom, CTLFLAG_RW,
662     &l2arc_headroom, 0, "number of dev writes");
663 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_feed_secs, CTLFLAG_RW,
664     &l2arc_feed_secs, 0, "interval seconds");
665 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_feed_min_ms, CTLFLAG_RW,
666     &l2arc_feed_min_ms, 0, "min interval milliseconds");
667
668 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_noprefetch, CTLFLAG_RW,
669     &l2arc_noprefetch, 0, "don't cache prefetch bufs");
670 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_feed_again, CTLFLAG_RW,
671     &l2arc_feed_again, 0, "turbo warmup");
672 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2arc_norw, CTLFLAG_RW,
673     &l2arc_norw, 0, "no reads during writes");
674
675 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, anon_size, CTLFLAG_RD,
676     &ARC_anon.arcs_size, 0, "size of anonymous state");
677 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, anon_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
678     &ARC_anon.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0, "size of anonymous state");
679 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, anon_data_lsize, CTLFLAG_RD,
680     &ARC_anon.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0, "size of anonymous state");
681
682 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_size, CTLFLAG_RD,
683     &ARC_mru.arcs_size, 0, "size of mru state");
684 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
685     &ARC_mru.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0, "size of metadata in mru state");
686 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_data_lsize, CTLFLAG_RD,
687     &ARC_mru.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0, "size of data in mru state");
688
689 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_ghost_size, CTLFLAG_RD,
690     &ARC_mru_ghost.arcs_size, 0, "size of mru ghost state");
691 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_ghost_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
692     &ARC_mru_ghost.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0,
693     "size of metadata in mru ghost state");
694 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mru_ghost_data_lsize, CTLFLAG_RD,
695     &ARC_mru_ghost.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0,
696     "size of data in mru ghost state");
697
698 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_size, CTLFLAG_RD,
699     &ARC_mfu.arcs_size, 0, "size of mfu state");
700 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
701     &ARC_mfu.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0, "size of metadata in mfu state");
702 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_data_lsize, CTLFLAG_RD,
703     &ARC_mfu.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0, "size of data in mfu state");
704
705 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_ghost_size, CTLFLAG_RD,
706     &ARC_mfu_ghost.arcs_size, 0, "size of mfu ghost state");
707 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_ghost_metadata_lsize, CTLFLAG_RD,
708     &ARC_mfu_ghost.arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], 0,
709     "size of metadata in mfu ghost state");
710 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, mfu_ghost_data_lsize, CTLFLAG_RD,
711     &ARC_mfu_ghost.arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], 0,
712     "size of data in mfu ghost state");
713
714 SYSCTL_QUAD(_vfs_zfs, OID_AUTO, l2c_only_size, CTLFLAG_RD,
715     &ARC_l2c_only.arcs_size, 0, "size of mru state");
716
717 /*
718  * L2ARC Internals
719  */
720 typedef struct l2arc_dev {
721         vdev_t                  *l2ad_vdev;     /* vdev */
722         spa_t                   *l2ad_spa;      /* spa */
723         uint64_t                l2ad_hand;      /* next write location */
724         uint64_t                l2ad_write;     /* desired write size, bytes */
725         uint64_t                l2ad_boost;     /* warmup write boost, bytes */
726         uint64_t                l2ad_start;     /* first addr on device */
727         uint64_t                l2ad_end;       /* last addr on device */
728         uint64_t                l2ad_evict;     /* last addr eviction reached */
729         boolean_t               l2ad_first;     /* first sweep through */
730         boolean_t               l2ad_writing;   /* currently writing */
731         list_t                  *l2ad_buflist;  /* buffer list */
732         list_node_t             l2ad_node;      /* device list node */
733 } l2arc_dev_t;
734
735 static list_t L2ARC_dev_list;                   /* device list */
736 static list_t *l2arc_dev_list;                  /* device list pointer */
737 static kmutex_t l2arc_dev_mtx;                  /* device list mutex */
738 static l2arc_dev_t *l2arc_dev_last;             /* last device used */
739 static kmutex_t l2arc_buflist_mtx;              /* mutex for all buflists */
740 static list_t L2ARC_free_on_write;              /* free after write buf list */
741 static list_t *l2arc_free_on_write;             /* free after write list ptr */
742 static kmutex_t l2arc_free_on_write_mtx;        /* mutex for list */
743 static uint64_t l2arc_ndev;                     /* number of devices */
744
745 typedef struct l2arc_read_callback {
746         arc_buf_t       *l2rcb_buf;             /* read buffer */
747         spa_t           *l2rcb_spa;             /* spa */
748         blkptr_t        l2rcb_bp;               /* original blkptr */
749         zbookmark_t     l2rcb_zb;               /* original bookmark */
750         int             l2rcb_flags;            /* original flags */
751 } l2arc_read_callback_t;
752
753 typedef struct l2arc_write_callback {
754         l2arc_dev_t     *l2wcb_dev;             /* device info */
755         arc_buf_hdr_t   *l2wcb_head;            /* head of write buflist */
756 } l2arc_write_callback_t;
757
758 struct l2arc_buf_hdr {
759         /* protected by arc_buf_hdr  mutex */
760         l2arc_dev_t     *b_dev;                 /* L2ARC device */
761         uint64_t        b_daddr;                /* disk address, offset byte */
762 };
763
764 typedef struct l2arc_data_free {
765         /* protected by l2arc_free_on_write_mtx */
766         void            *l2df_data;
767         size_t          l2df_size;
768         void            (*l2df_func)(void *, size_t);
769         list_node_t     l2df_list_node;
770 } l2arc_data_free_t;
771
772 static kmutex_t l2arc_feed_thr_lock;
773 static kcondvar_t l2arc_feed_thr_cv;
774 static uint8_t l2arc_thread_exit;
775
776 static void l2arc_read_done(zio_t *zio);
777 static void l2arc_hdr_stat_add(void);
778 static void l2arc_hdr_stat_remove(void);
779
780 static uint64_t
781 buf_hash(uint64_t spa, const dva_t *dva, uint64_t birth)
782 {
783         uint8_t *vdva = (uint8_t *)dva;
784         uint64_t crc = -1ULL;
785         int i;
786
787         ASSERT(zfs_crc64_table[128] == ZFS_CRC64_POLY);
788
789         for (i = 0; i < sizeof (dva_t); i++)
790                 crc = (crc >> 8) ^ zfs_crc64_table[(crc ^ vdva[i]) & 0xFF];
791
792         crc ^= (spa>>8) ^ birth;
793
794         return (crc);
795 }
796
797 #define BUF_EMPTY(buf)                                          \
798         ((buf)->b_dva.dva_word[0] == 0 &&                       \
799         (buf)->b_dva.dva_word[1] == 0 &&                        \
800         (buf)->b_birth == 0)
801
802 #define BUF_EQUAL(spa, dva, birth, buf)                         \
803         ((buf)->b_dva.dva_word[0] == (dva)->dva_word[0]) &&     \
804         ((buf)->b_dva.dva_word[1] == (dva)->dva_word[1]) &&     \
805         ((buf)->b_birth == birth) && ((buf)->b_spa == spa)
806
807 static void
808 buf_discard_identity(arc_buf_hdr_t *hdr)
809 {
810         hdr->b_dva.dva_word[0] = 0;
811         hdr->b_dva.dva_word[1] = 0;
812         hdr->b_birth = 0;
813         hdr->b_cksum0 = 0;
814 }
815
816 static arc_buf_hdr_t *
817 buf_hash_find(uint64_t spa, const dva_t *dva, uint64_t birth, kmutex_t **lockp)
818 {
819         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(spa, dva, birth);
820         kmutex_t *hash_lock = BUF_HASH_LOCK(idx);
821         arc_buf_hdr_t *buf;
822
823         mutex_enter(hash_lock);
824         for (buf = buf_hash_table.ht_table[idx]; buf != NULL;
825             buf = buf->b_hash_next) {
826                 if (BUF_EQUAL(spa, dva, birth, buf)) {
827                         *lockp = hash_lock;
828                         return (buf);
829                 }
830         }
831         mutex_exit(hash_lock);
832         *lockp = NULL;
833         return (NULL);
834 }
835
836 /*
837  * Insert an entry into the hash table.  If there is already an element
838  * equal to elem in the hash table, then the already existing element
839  * will be returned and the new element will not be inserted.
840  * Otherwise returns NULL.
841  */
842 static arc_buf_hdr_t *
843 buf_hash_insert(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t **lockp)
844 {
845         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth);
846         kmutex_t *hash_lock = BUF_HASH_LOCK(idx);
847         arc_buf_hdr_t *fbuf;
848         uint32_t i;
849
850         ASSERT(!HDR_IN_HASH_TABLE(buf));
851         *lockp = hash_lock;
852         mutex_enter(hash_lock);
853         for (fbuf = buf_hash_table.ht_table[idx], i = 0; fbuf != NULL;
854             fbuf = fbuf->b_hash_next, i++) {
855                 if (BUF_EQUAL(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth, fbuf))
856                         return (fbuf);
857         }
858
859         buf->b_hash_next = buf_hash_table.ht_table[idx];
860         buf_hash_table.ht_table[idx] = buf;
861         buf->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
862
863         /* collect some hash table performance data */
864         if (i > 0) {
865                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_collisions);
866                 if (i == 1)
867                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_chains);
868
869                 ARCSTAT_MAX(arcstat_hash_chain_max, i);
870         }
871
872         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hash_elements);
873         ARCSTAT_MAXSTAT(arcstat_hash_elements);
874
875         return (NULL);
876 }
877
878 static void
879 buf_hash_remove(arc_buf_hdr_t *buf)
880 {
881         arc_buf_hdr_t *fbuf, **bufp;
882         uint64_t idx = BUF_HASH_INDEX(buf->b_spa, &buf->b_dva, buf->b_birth);
883
884         ASSERT(MUTEX_HELD(BUF_HASH_LOCK(idx)));
885         ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(buf));
886
887         bufp = &buf_hash_table.ht_table[idx];
888         while ((fbuf = *bufp) != buf) {
889                 ASSERT(fbuf != NULL);
890                 bufp = &fbuf->b_hash_next;
891         }
892         *bufp = buf->b_hash_next;
893         buf->b_hash_next = NULL;
894         buf->b_flags &= ~ARC_IN_HASH_TABLE;
895
896         /* collect some hash table performance data */
897         ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_hash_elements);
898
899         if (buf_hash_table.ht_table[idx] &&
900             buf_hash_table.ht_table[idx]->b_hash_next == NULL)
901                 ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_hash_chains);
902 }
903
904 /*
905  * Global data structures and functions for the buf kmem cache.
906  */
907 static kmem_cache_t *hdr_cache;
908 static kmem_cache_t *buf_cache;
909
910 static void
911 buf_fini(void)
912 {
913         int i;
914
915         kmem_free(buf_hash_table.ht_table,
916             (buf_hash_table.ht_mask + 1) * sizeof (void *));
917         for (i = 0; i < BUF_LOCKS; i++)
918                 mutex_destroy(&buf_hash_table.ht_locks[i].ht_lock);
919         kmem_cache_destroy(hdr_cache);
920         kmem_cache_destroy(buf_cache);
921 }
922
923 /*
924  * Constructor callback - called when the cache is empty
925  * and a new buf is requested.
926  */
927 /* ARGSUSED */
928 static int
929 hdr_cons(void *vbuf, void *unused, int kmflag)
930 {
931         arc_buf_hdr_t *buf = vbuf;
932
933         bzero(buf, sizeof (arc_buf_hdr_t));
934         refcount_create(&buf->b_refcnt);
935         cv_init(&buf->b_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
936         mutex_init(&buf->b_freeze_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
937         arc_space_consume(sizeof (arc_buf_hdr_t), ARC_SPACE_HDRS);
938
939         return (0);
940 }
941
942 /* ARGSUSED */
943 static int
944 buf_cons(void *vbuf, void *unused, int kmflag)
945 {
946         arc_buf_t *buf = vbuf;
947
948         bzero(buf, sizeof (arc_buf_t));
949         mutex_init(&buf->b_evict_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
950         arc_space_consume(sizeof (arc_buf_t), ARC_SPACE_HDRS);
951
952         return (0);
953 }
954
955 /*
956  * Destructor callback - called when a cached buf is
957  * no longer required.
958  */
959 /* ARGSUSED */
960 static void
961 hdr_dest(void *vbuf, void *unused)
962 {
963         arc_buf_hdr_t *buf = vbuf;
964
965         ASSERT(BUF_EMPTY(buf));
966         refcount_destroy(&buf->b_refcnt);
967         cv_destroy(&buf->b_cv);
968         mutex_destroy(&buf->b_freeze_lock);
969         arc_space_return(sizeof (arc_buf_hdr_t), ARC_SPACE_HDRS);
970 }
971
972 /* ARGSUSED */
973 static void
974 buf_dest(void *vbuf, void *unused)
975 {
976         arc_buf_t *buf = vbuf;
977
978         mutex_destroy(&buf->b_evict_lock);
979         arc_space_return(sizeof (arc_buf_t), ARC_SPACE_HDRS);
980 }
981
982 /*
983  * Reclaim callback -- invoked when memory is low.
984  */
985 /* ARGSUSED */
986 static void
987 hdr_recl(void *unused)
988 {
989         dprintf("hdr_recl called\n");
990         /*
991          * umem calls the reclaim func when we destroy the buf cache,
992          * which is after we do arc_fini().
993          */
994         if (!arc_dead)
995                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
996 }
997
998 static void
999 buf_init(void)
1000 {
1001         uint64_t *ct;
1002         uint64_t hsize = 1ULL << 12;
1003         int i, j;
1004
1005         /*
1006          * The hash table is big enough to fill all of physical memory
1007          * with an average 64K block size.  The table will take up
1008          * totalmem*sizeof(void*)/64K (eg. 128KB/GB with 8-byte pointers).
1009          */
1010         while (hsize * 65536 < (uint64_t)physmem * PAGESIZE)
1011                 hsize <<= 1;
1012 retry:
1013         buf_hash_table.ht_mask = hsize - 1;
1014         buf_hash_table.ht_table =
1015             kmem_zalloc(hsize * sizeof (void*), KM_NOSLEEP);
1016         if (buf_hash_table.ht_table == NULL) {
1017                 ASSERT(hsize > (1ULL << 8));
1018                 hsize >>= 1;
1019                 goto retry;
1020         }
1021
1022         hdr_cache = kmem_cache_create("arc_buf_hdr_t", sizeof (arc_buf_hdr_t),
1023             0, hdr_cons, hdr_dest, hdr_recl, NULL, NULL, 0);
1024         buf_cache = kmem_cache_create("arc_buf_t", sizeof (arc_buf_t),
1025             0, buf_cons, buf_dest, NULL, NULL, NULL, 0);
1026
1027         for (i = 0; i < 256; i++)
1028                 for (ct = zfs_crc64_table + i, *ct = i, j = 8; j > 0; j--)
1029                         *ct = (*ct >> 1) ^ (-(*ct & 1) & ZFS_CRC64_POLY);
1030
1031         for (i = 0; i < BUF_LOCKS; i++) {
1032                 mutex_init(&buf_hash_table.ht_locks[i].ht_lock,
1033                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
1034         }
1035 }
1036
1037 #define ARC_MINTIME     (hz>>4) /* 62 ms */
1038
1039 static void
1040 arc_cksum_verify(arc_buf_t *buf)
1041 {
1042         zio_cksum_t zc;
1043
1044         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
1045                 return;
1046
1047         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1048         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum == NULL ||
1049             (buf->b_hdr->b_flags & ARC_IO_ERROR)) {
1050                 mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1051                 return;
1052         }
1053         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size, &zc);
1054         if (!ZIO_CHECKSUM_EQUAL(*buf->b_hdr->b_freeze_cksum, zc))
1055                 panic("buffer modified while frozen!");
1056         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1057 }
1058
1059 static int
1060 arc_cksum_equal(arc_buf_t *buf)
1061 {
1062         zio_cksum_t zc;
1063         int equal;
1064
1065         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1066         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size, &zc);
1067         equal = ZIO_CHECKSUM_EQUAL(*buf->b_hdr->b_freeze_cksum, zc);
1068         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1069
1070         return (equal);
1071 }
1072
1073 static void
1074 arc_cksum_compute(arc_buf_t *buf, boolean_t force)
1075 {
1076         if (!force && !(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
1077                 return;
1078
1079         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1080         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
1081                 mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1082                 return;
1083         }
1084         buf->b_hdr->b_freeze_cksum = kmem_alloc(sizeof (zio_cksum_t), KM_SLEEP);
1085         fletcher_2_native(buf->b_data, buf->b_hdr->b_size,
1086             buf->b_hdr->b_freeze_cksum);
1087         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1088 #ifdef illumos
1089         arc_buf_watch(buf);
1090 #endif /* illumos */
1091 }
1092
1093 #ifdef illumos
1094 #ifndef _KERNEL
1095 typedef struct procctl {
1096         long cmd;
1097         prwatch_t prwatch;
1098 } procctl_t;
1099 #endif
1100
1101 /* ARGSUSED */
1102 static void
1103 arc_buf_unwatch(arc_buf_t *buf)
1104 {
1105 #ifndef _KERNEL
1106         if (arc_watch) {
1107                 int result;
1108                 procctl_t ctl;
1109                 ctl.cmd = PCWATCH;
1110                 ctl.prwatch.pr_vaddr = (uintptr_t)buf->b_data;
1111                 ctl.prwatch.pr_size = 0;
1112                 ctl.prwatch.pr_wflags = 0;
1113                 result = write(arc_procfd, &ctl, sizeof (ctl));
1114                 ASSERT3U(result, ==, sizeof (ctl));
1115         }
1116 #endif
1117 }
1118
1119 /* ARGSUSED */
1120 static void
1121 arc_buf_watch(arc_buf_t *buf)
1122 {
1123 #ifndef _KERNEL
1124         if (arc_watch) {
1125                 int result;
1126                 procctl_t ctl;
1127                 ctl.cmd = PCWATCH;
1128                 ctl.prwatch.pr_vaddr = (uintptr_t)buf->b_data;
1129                 ctl.prwatch.pr_size = buf->b_hdr->b_size;
1130                 ctl.prwatch.pr_wflags = WA_WRITE;
1131                 result = write(arc_procfd, &ctl, sizeof (ctl));
1132                 ASSERT3U(result, ==, sizeof (ctl));
1133         }
1134 #endif
1135 }
1136 #endif /* illumos */
1137
1138 void
1139 arc_buf_thaw(arc_buf_t *buf)
1140 {
1141         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY) {
1142                 if (buf->b_hdr->b_state != arc_anon)
1143                         panic("modifying non-anon buffer!");
1144                 if (buf->b_hdr->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS)
1145                         panic("modifying buffer while i/o in progress!");
1146                 arc_cksum_verify(buf);
1147         }
1148
1149         mutex_enter(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1150         if (buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
1151                 kmem_free(buf->b_hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
1152                 buf->b_hdr->b_freeze_cksum = NULL;
1153         }
1154
1155         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY) {
1156                 if (buf->b_hdr->b_thawed)
1157                         kmem_free(buf->b_hdr->b_thawed, 1);
1158                 buf->b_hdr->b_thawed = kmem_alloc(1, KM_SLEEP);
1159         }
1160
1161         mutex_exit(&buf->b_hdr->b_freeze_lock);
1162
1163 #ifdef illumos
1164         arc_buf_unwatch(buf);
1165 #endif /* illumos */
1166 }
1167
1168 void
1169 arc_buf_freeze(arc_buf_t *buf)
1170 {
1171         kmutex_t *hash_lock;
1172
1173         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_MODIFY))
1174                 return;
1175
1176         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
1177         mutex_enter(hash_lock);
1178
1179         ASSERT(buf->b_hdr->b_freeze_cksum != NULL ||
1180             buf->b_hdr->b_state == arc_anon);
1181         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
1182         mutex_exit(hash_lock);
1183
1184 }
1185
1186 static void
1187 get_buf_info(arc_buf_hdr_t *ab, arc_state_t *state, list_t **list, kmutex_t **lock)
1188 {
1189         uint64_t buf_hashid = buf_hash(ab->b_spa, &ab->b_dva, ab->b_birth);
1190
1191         if (ab->b_type == ARC_BUFC_METADATA)
1192                 buf_hashid &= (ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS - 1);
1193         else {
1194                 buf_hashid &= (ARC_BUFC_NUMDATALISTS - 1);
1195                 buf_hashid += ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
1196         }
1197
1198         *list = &state->arcs_lists[buf_hashid];
1199         *lock = ARCS_LOCK(state, buf_hashid);
1200 }
1201
1202
1203 static void
1204 add_reference(arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock, void *tag)
1205 {
1206         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
1207
1208         if ((refcount_add(&ab->b_refcnt, tag) == 1) &&
1209             (ab->b_state != arc_anon)) {
1210                 uint64_t delta = ab->b_size * ab->b_datacnt;
1211                 uint64_t *size = &ab->b_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1212                 list_t *list;
1213                 kmutex_t *lock;
1214
1215                 get_buf_info(ab, ab->b_state, &list, &lock);
1216                 ASSERT(!MUTEX_HELD(lock));
1217                 mutex_enter(lock);
1218                 ASSERT(list_link_active(&ab->b_arc_node));
1219                 list_remove(list, ab);
1220                 if (GHOST_STATE(ab->b_state)) {
1221                         ASSERT0(ab->b_datacnt);
1222                         ASSERT3P(ab->b_buf, ==, NULL);
1223                         delta = ab->b_size;
1224                 }
1225                 ASSERT(delta > 0);
1226                 ASSERT3U(*size, >=, delta);
1227                 atomic_add_64(size, -delta);
1228                 mutex_exit(lock);
1229                 /* remove the prefetch flag if we get a reference */
1230                 if (ab->b_flags & ARC_PREFETCH)
1231                         ab->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
1232         }
1233 }
1234
1235 static int
1236 remove_reference(arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock, void *tag)
1237 {
1238         int cnt;
1239         arc_state_t *state = ab->b_state;
1240
1241         ASSERT(state == arc_anon || MUTEX_HELD(hash_lock));
1242         ASSERT(!GHOST_STATE(state));
1243
1244         if (((cnt = refcount_remove(&ab->b_refcnt, tag)) == 0) &&
1245             (state != arc_anon)) {
1246                 uint64_t *size = &state->arcs_lsize[ab->b_type];
1247                 list_t *list;
1248                 kmutex_t *lock;
1249
1250                 get_buf_info(ab, state, &list, &lock);
1251                 ASSERT(!MUTEX_HELD(lock));
1252                 mutex_enter(lock);
1253                 ASSERT(!list_link_active(&ab->b_arc_node));
1254                 list_insert_head(list, ab);
1255                 ASSERT(ab->b_datacnt > 0);
1256                 atomic_add_64(size, ab->b_size * ab->b_datacnt);
1257                 mutex_exit(lock);
1258         }
1259         return (cnt);
1260 }
1261
1262 /*
1263  * Move the supplied buffer to the indicated state.  The mutex
1264  * for the buffer must be held by the caller.
1265  */
1266 static void
1267 arc_change_state(arc_state_t *new_state, arc_buf_hdr_t *ab, kmutex_t *hash_lock)
1268 {
1269         arc_state_t *old_state = ab->b_state;
1270         int64_t refcnt = refcount_count(&ab->b_refcnt);
1271         uint64_t from_delta, to_delta;
1272         list_t *list;
1273         kmutex_t *lock;
1274
1275         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
1276         ASSERT(new_state != old_state);
1277         ASSERT(refcnt == 0 || ab->b_datacnt > 0);
1278         ASSERT(ab->b_datacnt == 0 || !GHOST_STATE(new_state));
1279         ASSERT(ab->b_datacnt <= 1 || old_state != arc_anon);
1280
1281         from_delta = to_delta = ab->b_datacnt * ab->b_size;
1282
1283         /*
1284          * If this buffer is evictable, transfer it from the
1285          * old state list to the new state list.
1286          */
1287         if (refcnt == 0) {
1288                 if (old_state != arc_anon) {
1289                         int use_mutex;
1290                         uint64_t *size = &old_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1291
1292                         get_buf_info(ab, old_state, &list, &lock);
1293                         use_mutex = !MUTEX_HELD(lock);
1294                         if (use_mutex)
1295                                 mutex_enter(lock);
1296
1297                         ASSERT(list_link_active(&ab->b_arc_node));
1298                         list_remove(list, ab);
1299
1300                         /*
1301                          * If prefetching out of the ghost cache,
1302                          * we will have a non-zero datacnt.
1303                          */
1304                         if (GHOST_STATE(old_state) && ab->b_datacnt == 0) {
1305                                 /* ghost elements have a ghost size */
1306                                 ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1307                                 from_delta = ab->b_size;
1308                         }
1309                         ASSERT3U(*size, >=, from_delta);
1310                         atomic_add_64(size, -from_delta);
1311
1312                         if (use_mutex)
1313                                 mutex_exit(lock);
1314                 }
1315                 if (new_state != arc_anon) {
1316                         int use_mutex;
1317                         uint64_t *size = &new_state->arcs_lsize[ab->b_type];
1318
1319                         get_buf_info(ab, new_state, &list, &lock);
1320                         use_mutex = !MUTEX_HELD(lock);
1321                         if (use_mutex)
1322                                 mutex_enter(lock);
1323
1324                         list_insert_head(list, ab);
1325
1326                         /* ghost elements have a ghost size */
1327                         if (GHOST_STATE(new_state)) {
1328                                 ASSERT(ab->b_datacnt == 0);
1329                                 ASSERT(ab->b_buf == NULL);
1330                                 to_delta = ab->b_size;
1331                         }
1332                         atomic_add_64(size, to_delta);
1333
1334                         if (use_mutex)
1335                                 mutex_exit(lock);
1336                 }
1337         }
1338
1339         ASSERT(!BUF_EMPTY(ab));
1340         if (new_state == arc_anon && HDR_IN_HASH_TABLE(ab))
1341                 buf_hash_remove(ab);
1342
1343         /* adjust state sizes */
1344         if (to_delta)
1345                 atomic_add_64(&new_state->arcs_size, to_delta);
1346         if (from_delta) {
1347                 ASSERT3U(old_state->arcs_size, >=, from_delta);
1348                 atomic_add_64(&old_state->arcs_size, -from_delta);
1349         }
1350         ab->b_state = new_state;
1351
1352         /* adjust l2arc hdr stats */
1353         if (new_state == arc_l2c_only)
1354                 l2arc_hdr_stat_add();
1355         else if (old_state == arc_l2c_only)
1356                 l2arc_hdr_stat_remove();
1357 }
1358
1359 void
1360 arc_space_consume(uint64_t space, arc_space_type_t type)
1361 {
1362         ASSERT(type >= 0 && type < ARC_SPACE_NUMTYPES);
1363
1364         switch (type) {
1365         case ARC_SPACE_DATA:
1366                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, space);
1367                 break;
1368         case ARC_SPACE_OTHER:
1369                 ARCSTAT_INCR(arcstat_other_size, space);
1370                 break;
1371         case ARC_SPACE_HDRS:
1372                 ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, space);
1373                 break;
1374         case ARC_SPACE_L2HDRS:
1375                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, space);
1376                 break;
1377         }
1378
1379         atomic_add_64(&arc_meta_used, space);
1380         atomic_add_64(&arc_size, space);
1381 }
1382
1383 void
1384 arc_space_return(uint64_t space, arc_space_type_t type)
1385 {
1386         ASSERT(type >= 0 && type < ARC_SPACE_NUMTYPES);
1387
1388         switch (type) {
1389         case ARC_SPACE_DATA:
1390                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, -space);
1391                 break;
1392         case ARC_SPACE_OTHER:
1393                 ARCSTAT_INCR(arcstat_other_size, -space);
1394                 break;
1395         case ARC_SPACE_HDRS:
1396                 ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, -space);
1397                 break;
1398         case ARC_SPACE_L2HDRS:
1399                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, -space);
1400                 break;
1401         }
1402
1403         ASSERT(arc_meta_used >= space);
1404         if (arc_meta_max < arc_meta_used)
1405                 arc_meta_max = arc_meta_used;
1406         atomic_add_64(&arc_meta_used, -space);
1407         ASSERT(arc_size >= space);
1408         atomic_add_64(&arc_size, -space);
1409 }
1410
1411 void *
1412 arc_data_buf_alloc(uint64_t size)
1413 {
1414         if (arc_evict_needed(ARC_BUFC_DATA))
1415                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
1416         atomic_add_64(&arc_size, size);
1417         return (zio_data_buf_alloc(size));
1418 }
1419
1420 void
1421 arc_data_buf_free(void *buf, uint64_t size)
1422 {
1423         zio_data_buf_free(buf, size);
1424         ASSERT(arc_size >= size);
1425         atomic_add_64(&arc_size, -size);
1426 }
1427
1428 arc_buf_t *
1429 arc_buf_alloc(spa_t *spa, int size, void *tag, arc_buf_contents_t type)
1430 {
1431         arc_buf_hdr_t *hdr;
1432         arc_buf_t *buf;
1433
1434         ASSERT3U(size, >, 0);
1435         hdr = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
1436         ASSERT(BUF_EMPTY(hdr));
1437         hdr->b_size = size;
1438         hdr->b_type = type;
1439         hdr->b_spa = spa_load_guid(spa);
1440         hdr->b_state = arc_anon;
1441         hdr->b_arc_access = 0;
1442         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
1443         buf->b_hdr = hdr;
1444         buf->b_data = NULL;
1445         buf->b_efunc = NULL;
1446         buf->b_private = NULL;
1447         buf->b_next = NULL;
1448         hdr->b_buf = buf;
1449         arc_get_data_buf(buf);
1450         hdr->b_datacnt = 1;
1451         hdr->b_flags = 0;
1452         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1453         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, tag);
1454
1455         return (buf);
1456 }
1457
1458 static char *arc_onloan_tag = "onloan";
1459
1460 /*
1461  * Loan out an anonymous arc buffer. Loaned buffers are not counted as in
1462  * flight data by arc_tempreserve_space() until they are "returned". Loaned
1463  * buffers must be returned to the arc before they can be used by the DMU or
1464  * freed.
1465  */
1466 arc_buf_t *
1467 arc_loan_buf(spa_t *spa, int size)
1468 {
1469         arc_buf_t *buf;
1470
1471         buf = arc_buf_alloc(spa, size, arc_onloan_tag, ARC_BUFC_DATA);
1472
1473         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, size);
1474         return (buf);
1475 }
1476
1477 /*
1478  * Return a loaned arc buffer to the arc.
1479  */
1480 void
1481 arc_return_buf(arc_buf_t *buf, void *tag)
1482 {
1483         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1484
1485         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1486         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, tag);
1487         (void) refcount_remove(&hdr->b_refcnt, arc_onloan_tag);
1488
1489         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, -hdr->b_size);
1490 }
1491
1492 /* Detach an arc_buf from a dbuf (tag) */
1493 void
1494 arc_loan_inuse_buf(arc_buf_t *buf, void *tag)
1495 {
1496         arc_buf_hdr_t *hdr;
1497
1498         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1499         hdr = buf->b_hdr;
1500         (void) refcount_add(&hdr->b_refcnt, arc_onloan_tag);
1501         (void) refcount_remove(&hdr->b_refcnt, tag);
1502         buf->b_efunc = NULL;
1503         buf->b_private = NULL;
1504
1505         atomic_add_64(&arc_loaned_bytes, hdr->b_size);
1506 }
1507
1508 static arc_buf_t *
1509 arc_buf_clone(arc_buf_t *from)
1510 {
1511         arc_buf_t *buf;
1512         arc_buf_hdr_t *hdr = from->b_hdr;
1513         uint64_t size = hdr->b_size;
1514
1515         ASSERT(hdr->b_state != arc_anon);
1516
1517         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
1518         buf->b_hdr = hdr;
1519         buf->b_data = NULL;
1520         buf->b_efunc = NULL;
1521         buf->b_private = NULL;
1522         buf->b_next = hdr->b_buf;
1523         hdr->b_buf = buf;
1524         arc_get_data_buf(buf);
1525         bcopy(from->b_data, buf->b_data, size);
1526
1527         /*
1528          * This buffer already exists in the arc so create a duplicate
1529          * copy for the caller.  If the buffer is associated with user data
1530          * then track the size and number of duplicates.  These stats will be
1531          * updated as duplicate buffers are created and destroyed.
1532          */
1533         if (hdr->b_type == ARC_BUFC_DATA) {
1534                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_duplicate_buffers);
1535                 ARCSTAT_INCR(arcstat_duplicate_buffers_size, size);
1536         }
1537         hdr->b_datacnt += 1;
1538         return (buf);
1539 }
1540
1541 void
1542 arc_buf_add_ref(arc_buf_t *buf, void* tag)
1543 {
1544         arc_buf_hdr_t *hdr;
1545         kmutex_t *hash_lock;
1546
1547         /*
1548          * Check to see if this buffer is evicted.  Callers
1549          * must verify b_data != NULL to know if the add_ref
1550          * was successful.
1551          */
1552         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1553         if (buf->b_data == NULL) {
1554                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1555                 return;
1556         }
1557         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
1558         mutex_enter(hash_lock);
1559         hdr = buf->b_hdr;
1560         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1561         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1562
1563         ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
1564         add_reference(hdr, hash_lock, tag);
1565         DTRACE_PROBE1(arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
1566         arc_access(hdr, hash_lock);
1567         mutex_exit(hash_lock);
1568         ARCSTAT_BUMP(arcstat_hits);
1569         ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
1570             demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
1571             data, metadata, hits);
1572 }
1573
1574 /*
1575  * Free the arc data buffer.  If it is an l2arc write in progress,
1576  * the buffer is placed on l2arc_free_on_write to be freed later.
1577  */
1578 static void
1579 arc_buf_data_free(arc_buf_t *buf, void (*free_func)(void *, size_t))
1580 {
1581         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1582
1583         if (HDR_L2_WRITING(hdr)) {
1584                 l2arc_data_free_t *df;
1585                 df = kmem_alloc(sizeof (l2arc_data_free_t), KM_SLEEP);
1586                 df->l2df_data = buf->b_data;
1587                 df->l2df_size = hdr->b_size;
1588                 df->l2df_func = free_func;
1589                 mutex_enter(&l2arc_free_on_write_mtx);
1590                 list_insert_head(l2arc_free_on_write, df);
1591                 mutex_exit(&l2arc_free_on_write_mtx);
1592                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_free_on_write);
1593         } else {
1594                 free_func(buf->b_data, hdr->b_size);
1595         }
1596 }
1597
1598 static void
1599 arc_buf_destroy(arc_buf_t *buf, boolean_t recycle, boolean_t all)
1600 {
1601         arc_buf_t **bufp;
1602
1603         /* free up data associated with the buf */
1604         if (buf->b_data) {
1605                 arc_state_t *state = buf->b_hdr->b_state;
1606                 uint64_t size = buf->b_hdr->b_size;
1607                 arc_buf_contents_t type = buf->b_hdr->b_type;
1608
1609                 arc_cksum_verify(buf);
1610 #ifdef illumos
1611                 arc_buf_unwatch(buf);
1612 #endif /* illumos */
1613
1614                 if (!recycle) {
1615                         if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
1616                                 arc_buf_data_free(buf, zio_buf_free);
1617                                 arc_space_return(size, ARC_SPACE_DATA);
1618                         } else {
1619                                 ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
1620                                 arc_buf_data_free(buf, zio_data_buf_free);
1621                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, -size);
1622                                 atomic_add_64(&arc_size, -size);
1623                         }
1624                 }
1625                 if (list_link_active(&buf->b_hdr->b_arc_node)) {
1626                         uint64_t *cnt = &state->arcs_lsize[type];
1627
1628                         ASSERT(refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt));
1629                         ASSERT(state != arc_anon);
1630
1631                         ASSERT3U(*cnt, >=, size);
1632                         atomic_add_64(cnt, -size);
1633                 }
1634                 ASSERT3U(state->arcs_size, >=, size);
1635                 atomic_add_64(&state->arcs_size, -size);
1636                 buf->b_data = NULL;
1637
1638                 /*
1639                  * If we're destroying a duplicate buffer make sure
1640                  * that the appropriate statistics are updated.
1641                  */
1642                 if (buf->b_hdr->b_datacnt > 1 &&
1643                     buf->b_hdr->b_type == ARC_BUFC_DATA) {
1644                         ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_duplicate_buffers);
1645                         ARCSTAT_INCR(arcstat_duplicate_buffers_size, -size);
1646                 }
1647                 ASSERT(buf->b_hdr->b_datacnt > 0);
1648                 buf->b_hdr->b_datacnt -= 1;
1649         }
1650
1651         /* only remove the buf if requested */
1652         if (!all)
1653                 return;
1654
1655         /* remove the buf from the hdr list */
1656         for (bufp = &buf->b_hdr->b_buf; *bufp != buf; bufp = &(*bufp)->b_next)
1657                 continue;
1658         *bufp = buf->b_next;
1659         buf->b_next = NULL;
1660
1661         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1662
1663         /* clean up the buf */
1664         buf->b_hdr = NULL;
1665         kmem_cache_free(buf_cache, buf);
1666 }
1667
1668 static void
1669 arc_hdr_destroy(arc_buf_hdr_t *hdr)
1670 {
1671         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1672         ASSERT3P(hdr->b_state, ==, arc_anon);
1673         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
1674         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr = hdr->b_l2hdr;
1675
1676         if (l2hdr != NULL) {
1677                 boolean_t buflist_held = MUTEX_HELD(&l2arc_buflist_mtx);
1678                 /*
1679                  * To prevent arc_free() and l2arc_evict() from
1680                  * attempting to free the same buffer at the same time,
1681                  * a FREE_IN_PROGRESS flag is given to arc_free() to
1682                  * give it priority.  l2arc_evict() can't destroy this
1683                  * header while we are waiting on l2arc_buflist_mtx.
1684                  *
1685                  * The hdr may be removed from l2ad_buflist before we
1686                  * grab l2arc_buflist_mtx, so b_l2hdr is rechecked.
1687                  */
1688                 if (!buflist_held) {
1689                         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
1690                         l2hdr = hdr->b_l2hdr;
1691                 }
1692
1693                 if (l2hdr != NULL) {
1694                         list_remove(l2hdr->b_dev->l2ad_buflist, hdr);
1695                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -hdr->b_size);
1696                         kmem_free(l2hdr, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
1697                         if (hdr->b_state == arc_l2c_only)
1698                                 l2arc_hdr_stat_remove();
1699                         hdr->b_l2hdr = NULL;
1700                 }
1701
1702                 if (!buflist_held)
1703                         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
1704         }
1705
1706         if (!BUF_EMPTY(hdr)) {
1707                 ASSERT(!HDR_IN_HASH_TABLE(hdr));
1708                 buf_discard_identity(hdr);
1709         }
1710         while (hdr->b_buf) {
1711                 arc_buf_t *buf = hdr->b_buf;
1712
1713                 if (buf->b_efunc) {
1714                         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1715                         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1716                         ASSERT(buf->b_hdr != NULL);
1717                         arc_buf_destroy(hdr->b_buf, FALSE, FALSE);
1718                         hdr->b_buf = buf->b_next;
1719                         buf->b_hdr = &arc_eviction_hdr;
1720                         buf->b_next = arc_eviction_list;
1721                         arc_eviction_list = buf;
1722                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1723                         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1724                 } else {
1725                         arc_buf_destroy(hdr->b_buf, FALSE, TRUE);
1726                 }
1727         }
1728         if (hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
1729                 kmem_free(hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
1730                 hdr->b_freeze_cksum = NULL;
1731         }
1732         if (hdr->b_thawed) {
1733                 kmem_free(hdr->b_thawed, 1);
1734                 hdr->b_thawed = NULL;
1735         }
1736
1737         ASSERT(!list_link_active(&hdr->b_arc_node));
1738         ASSERT3P(hdr->b_hash_next, ==, NULL);
1739         ASSERT3P(hdr->b_acb, ==, NULL);
1740         kmem_cache_free(hdr_cache, hdr);
1741 }
1742
1743 void
1744 arc_buf_free(arc_buf_t *buf, void *tag)
1745 {
1746         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1747         int hashed = hdr->b_state != arc_anon;
1748
1749         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1750         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1751
1752         if (hashed) {
1753                 kmutex_t *hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1754
1755                 mutex_enter(hash_lock);
1756                 hdr = buf->b_hdr;
1757                 ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1758
1759                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
1760                 if (hdr->b_datacnt > 1) {
1761                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1762                 } else {
1763                         ASSERT(buf == hdr->b_buf);
1764                         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1765                         hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
1766                 }
1767                 mutex_exit(hash_lock);
1768         } else if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
1769                 int destroy_hdr;
1770                 /*
1771                  * We are in the middle of an async write.  Don't destroy
1772                  * this buffer unless the write completes before we finish
1773                  * decrementing the reference count.
1774                  */
1775                 mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1776                 (void) remove_reference(hdr, NULL, tag);
1777                 ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1778                 destroy_hdr = !HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr);
1779                 mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1780                 if (destroy_hdr)
1781                         arc_hdr_destroy(hdr);
1782         } else {
1783                 if (remove_reference(hdr, NULL, tag) > 0)
1784                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1785                 else
1786                         arc_hdr_destroy(hdr);
1787         }
1788 }
1789
1790 int
1791 arc_buf_remove_ref(arc_buf_t *buf, void* tag)
1792 {
1793         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
1794         kmutex_t *hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
1795         int no_callback = (buf->b_efunc == NULL);
1796
1797         if (hdr->b_state == arc_anon) {
1798                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
1799                 arc_buf_free(buf, tag);
1800                 return (no_callback);
1801         }
1802
1803         mutex_enter(hash_lock);
1804         hdr = buf->b_hdr;
1805         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
1806         ASSERT(hdr->b_state != arc_anon);
1807         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1808
1809         (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
1810         if (hdr->b_datacnt > 1) {
1811                 if (no_callback)
1812                         arc_buf_destroy(buf, FALSE, TRUE);
1813         } else if (no_callback) {
1814                 ASSERT(hdr->b_buf == buf && buf->b_next == NULL);
1815                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
1816                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
1817         }
1818         ASSERT(no_callback || hdr->b_datacnt > 1 ||
1819             refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
1820         mutex_exit(hash_lock);
1821         return (no_callback);
1822 }
1823
1824 int
1825 arc_buf_size(arc_buf_t *buf)
1826 {
1827         return (buf->b_hdr->b_size);
1828 }
1829
1830 /*
1831  * Called from the DMU to determine if the current buffer should be
1832  * evicted. In order to ensure proper locking, the eviction must be initiated
1833  * from the DMU. Return true if the buffer is associated with user data and
1834  * duplicate buffers still exist.
1835  */
1836 boolean_t
1837 arc_buf_eviction_needed(arc_buf_t *buf)
1838 {
1839         arc_buf_hdr_t *hdr;
1840         boolean_t evict_needed = B_FALSE;
1841
1842         if (zfs_disable_dup_eviction)
1843                 return (B_FALSE);
1844
1845         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
1846         hdr = buf->b_hdr;
1847         if (hdr == NULL) {
1848                 /*
1849                  * We are in arc_do_user_evicts(); let that function
1850                  * perform the eviction.
1851                  */
1852                 ASSERT(buf->b_data == NULL);
1853                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1854                 return (B_FALSE);
1855         } else if (buf->b_data == NULL) {
1856                 /*
1857                  * We have already been added to the arc eviction list;
1858                  * recommend eviction.
1859                  */
1860                 ASSERT3P(hdr, ==, &arc_eviction_hdr);
1861                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1862                 return (B_TRUE);
1863         }
1864
1865         if (hdr->b_datacnt > 1 && hdr->b_type == ARC_BUFC_DATA)
1866                 evict_needed = B_TRUE;
1867
1868         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1869         return (evict_needed);
1870 }
1871
1872 /*
1873  * Evict buffers from list until we've removed the specified number of
1874  * bytes.  Move the removed buffers to the appropriate evict state.
1875  * If the recycle flag is set, then attempt to "recycle" a buffer:
1876  * - look for a buffer to evict that is `bytes' long.
1877  * - return the data block from this buffer rather than freeing it.
1878  * This flag is used by callers that are trying to make space for a
1879  * new buffer in a full arc cache.
1880  *
1881  * This function makes a "best effort".  It skips over any buffers
1882  * it can't get a hash_lock on, and so may not catch all candidates.
1883  * It may also return without evicting as much space as requested.
1884  */
1885 static void *
1886 arc_evict(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes, boolean_t recycle,
1887     arc_buf_contents_t type)
1888 {
1889         arc_state_t *evicted_state;
1890         uint64_t bytes_evicted = 0, skipped = 0, missed = 0;
1891         int64_t bytes_remaining;
1892         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev = NULL;
1893         list_t *evicted_list, *list, *evicted_list_start, *list_start;
1894         kmutex_t *lock, *evicted_lock;
1895         kmutex_t *hash_lock;
1896         boolean_t have_lock;
1897         void *stolen = NULL;
1898         static int evict_metadata_offset, evict_data_offset;
1899         int i, idx, offset, list_count, count;
1900
1901         ASSERT(state == arc_mru || state == arc_mfu);
1902
1903         evicted_state = (state == arc_mru) ? arc_mru_ghost : arc_mfu_ghost;
1904
1905         if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
1906                 offset = 0;
1907                 list_count = ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
1908                 list_start = &state->arcs_lists[0];
1909                 evicted_list_start = &evicted_state->arcs_lists[0];
1910                 idx = evict_metadata_offset;
1911         } else {
1912                 offset = ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
1913                 list_start = &state->arcs_lists[offset];
1914                 evicted_list_start = &evicted_state->arcs_lists[offset];
1915                 list_count = ARC_BUFC_NUMDATALISTS;
1916                 idx = evict_data_offset;
1917         }
1918         bytes_remaining = evicted_state->arcs_lsize[type];
1919         count = 0;
1920
1921 evict_start:
1922         list = &list_start[idx];
1923         evicted_list = &evicted_list_start[idx];
1924         lock = ARCS_LOCK(state, (offset + idx));
1925         evicted_lock = ARCS_LOCK(evicted_state, (offset + idx));
1926
1927         mutex_enter(lock);
1928         mutex_enter(evicted_lock);
1929
1930         for (ab = list_tail(list); ab; ab = ab_prev) {
1931                 ab_prev = list_prev(list, ab);
1932                 bytes_remaining -= (ab->b_size * ab->b_datacnt);
1933                 /* prefetch buffers have a minimum lifespan */
1934                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(ab) ||
1935                     (spa && ab->b_spa != spa) ||
1936                     (ab->b_flags & (ARC_PREFETCH|ARC_INDIRECT) &&
1937                     ddi_get_lbolt() - ab->b_arc_access <
1938                     arc_min_prefetch_lifespan)) {
1939                         skipped++;
1940                         continue;
1941                 }
1942                 /* "lookahead" for better eviction candidate */
1943                 if (recycle && ab->b_size != bytes &&
1944                     ab_prev && ab_prev->b_size == bytes)
1945                         continue;
1946                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
1947                 have_lock = MUTEX_HELD(hash_lock);
1948                 if (have_lock || mutex_tryenter(hash_lock)) {
1949                         ASSERT0(refcount_count(&ab->b_refcnt));
1950                         ASSERT(ab->b_datacnt > 0);
1951                         while (ab->b_buf) {
1952                                 arc_buf_t *buf = ab->b_buf;
1953                                 if (!mutex_tryenter(&buf->b_evict_lock)) {
1954                                         missed += 1;
1955                                         break;
1956                                 }
1957                                 if (buf->b_data) {
1958                                         bytes_evicted += ab->b_size;
1959                                         if (recycle && ab->b_type == type &&
1960                                             ab->b_size == bytes &&
1961                                             !HDR_L2_WRITING(ab)) {
1962                                                 stolen = buf->b_data;
1963                                                 recycle = FALSE;
1964                                         }
1965                                 }
1966                                 if (buf->b_efunc) {
1967                                         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
1968                                         arc_buf_destroy(buf,
1969                                             buf->b_data == stolen, FALSE);
1970                                         ab->b_buf = buf->b_next;
1971                                         buf->b_hdr = &arc_eviction_hdr;
1972                                         buf->b_next = arc_eviction_list;
1973                                         arc_eviction_list = buf;
1974                                         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
1975                                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1976                                 } else {
1977                                         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
1978                                         arc_buf_destroy(buf,
1979                                             buf->b_data == stolen, TRUE);
1980                                 }
1981                         }
1982
1983                         if (ab->b_l2hdr) {
1984                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_l2_cached,
1985                                     ab->b_size);
1986                         } else {
1987                                 if (l2arc_write_eligible(ab->b_spa, ab)) {
1988                                         ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_l2_eligible,
1989                                             ab->b_size);
1990                                 } else {
1991                                         ARCSTAT_INCR(
1992                                             arcstat_evict_l2_ineligible,
1993                                             ab->b_size);
1994                                 }
1995                         }
1996
1997                         if (ab->b_datacnt == 0) {
1998                                 arc_change_state(evicted_state, ab, hash_lock);
1999                                 ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(ab));
2000                                 ab->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
2001                                 ab->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
2002                                 DTRACE_PROBE1(arc__evict, arc_buf_hdr_t *, ab);
2003                         }
2004                         if (!have_lock)
2005                                 mutex_exit(hash_lock);
2006                         if (bytes >= 0 && bytes_evicted >= bytes)
2007                                 break;
2008                         if (bytes_remaining > 0) {
2009                                 mutex_exit(evicted_lock);
2010                                 mutex_exit(lock);
2011                                 idx  = ((idx + 1) & (list_count - 1));
2012                                 count++;
2013                                 goto evict_start;
2014                         }
2015                 } else {
2016                         missed += 1;
2017                 }
2018         }
2019
2020         mutex_exit(evicted_lock);
2021         mutex_exit(lock);
2022
2023         idx  = ((idx + 1) & (list_count - 1));
2024         count++;
2025
2026         if (bytes_evicted < bytes) {
2027                 if (count < list_count)
2028                         goto evict_start;
2029                 else
2030                         dprintf("only evicted %lld bytes from %x",
2031                             (longlong_t)bytes_evicted, state);
2032         }
2033         if (type == ARC_BUFC_METADATA)
2034                 evict_metadata_offset = idx;
2035         else
2036                 evict_data_offset = idx;
2037
2038         if (skipped)
2039                 ARCSTAT_INCR(arcstat_evict_skip, skipped);
2040
2041         if (missed)
2042                 ARCSTAT_INCR(arcstat_mutex_miss, missed);
2043
2044         /*
2045          * We have just evicted some date into the ghost state, make
2046          * sure we also adjust the ghost state size if necessary.
2047          */
2048         if (arc_no_grow &&
2049             arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size > arc_c) {
2050                 int64_t mru_over = arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size +
2051                     arc_mru_ghost->arcs_size - arc_c;
2052
2053                 if (mru_over > 0 && arc_mru_ghost->arcs_lsize[type] > 0) {
2054                         int64_t todelete =
2055                             MIN(arc_mru_ghost->arcs_lsize[type], mru_over);
2056                         arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, 0, todelete);
2057                 } else if (arc_mfu_ghost->arcs_lsize[type] > 0) {
2058                         int64_t todelete = MIN(arc_mfu_ghost->arcs_lsize[type],
2059                             arc_mru_ghost->arcs_size +
2060                             arc_mfu_ghost->arcs_size - arc_c);
2061                         arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, 0, todelete);
2062                 }
2063         }
2064         if (stolen)
2065                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_stolen);
2066
2067         return (stolen);
2068 }
2069
2070 /*
2071  * Remove buffers from list until we've removed the specified number of
2072  * bytes.  Destroy the buffers that are removed.
2073  */
2074 static void
2075 arc_evict_ghost(arc_state_t *state, uint64_t spa, int64_t bytes)
2076 {
2077         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev;
2078         arc_buf_hdr_t marker = { 0 };
2079         list_t *list, *list_start;
2080         kmutex_t *hash_lock, *lock;
2081         uint64_t bytes_deleted = 0;
2082         uint64_t bufs_skipped = 0;
2083         static int evict_offset;
2084         int list_count, idx = evict_offset;
2085         int offset, count = 0;
2086
2087         ASSERT(GHOST_STATE(state));
2088
2089         /*
2090          * data lists come after metadata lists
2091          */
2092         list_start = &state->arcs_lists[ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS];
2093         list_count = ARC_BUFC_NUMDATALISTS;
2094         offset = ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
2095
2096 evict_start:
2097         list = &list_start[idx];
2098         lock = ARCS_LOCK(state, idx + offset);
2099
2100         mutex_enter(lock);
2101         for (ab = list_tail(list); ab; ab = ab_prev) {
2102                 ab_prev = list_prev(list, ab);
2103                 if (spa && ab->b_spa != spa)
2104                         continue;
2105
2106                 /* ignore markers */
2107                 if (ab->b_spa == 0)
2108                         continue;
2109
2110                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
2111                 /* caller may be trying to modify this buffer, skip it */
2112                 if (MUTEX_HELD(hash_lock))
2113                         continue;
2114                 if (mutex_tryenter(hash_lock)) {
2115                         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(ab));
2116                         ASSERT(ab->b_buf == NULL);
2117                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_deleted);
2118                         bytes_deleted += ab->b_size;
2119
2120                         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
2121                                 /*
2122                                  * This buffer is cached on the 2nd Level ARC;
2123                                  * don't destroy the header.
2124                                  */
2125                                 arc_change_state(arc_l2c_only, ab, hash_lock);
2126                                 mutex_exit(hash_lock);
2127                         } else {
2128                                 arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
2129                                 mutex_exit(hash_lock);
2130                                 arc_hdr_destroy(ab);
2131                         }
2132
2133                         DTRACE_PROBE1(arc__delete, arc_buf_hdr_t *, ab);
2134                         if (bytes >= 0 && bytes_deleted >= bytes)
2135                                 break;
2136                 } else if (bytes < 0) {
2137                         /*
2138                          * Insert a list marker and then wait for the
2139                          * hash lock to become available. Once its
2140                          * available, restart from where we left off.
2141                          */
2142                         list_insert_after(list, ab, &marker);
2143                         mutex_exit(lock);
2144                         mutex_enter(hash_lock);
2145                         mutex_exit(hash_lock);
2146                         mutex_enter(lock);
2147                         ab_prev = list_prev(list, &marker);
2148                         list_remove(list, &marker);
2149                 } else
2150                         bufs_skipped += 1;
2151         }
2152         mutex_exit(lock);
2153         idx  = ((idx + 1) & (ARC_BUFC_NUMDATALISTS - 1));
2154         count++;
2155
2156         if (count < list_count)
2157                 goto evict_start;
2158
2159         evict_offset = idx;
2160         if ((uintptr_t)list > (uintptr_t)&state->arcs_lists[ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS] &&
2161             (bytes < 0 || bytes_deleted < bytes)) {
2162                 list_start = &state->arcs_lists[0];
2163                 list_count = ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
2164                 offset = count = 0;
2165                 goto evict_start;
2166         }
2167
2168         if (bufs_skipped) {
2169                 ARCSTAT_INCR(arcstat_mutex_miss, bufs_skipped);
2170                 ASSERT(bytes >= 0);
2171         }
2172
2173         if (bytes_deleted < bytes)
2174                 dprintf("only deleted %lld bytes from %p",
2175                     (longlong_t)bytes_deleted, state);
2176 }
2177
2178 static void
2179 arc_adjust(void)
2180 {
2181         int64_t adjustment, delta;
2182
2183         /*
2184          * Adjust MRU size
2185          */
2186
2187         adjustment = MIN((int64_t)(arc_size - arc_c),
2188             (int64_t)(arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size + arc_meta_used -
2189             arc_p));
2190
2191         if (adjustment > 0 && arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] > 0) {
2192                 delta = MIN(arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA], adjustment);
2193                 (void) arc_evict(arc_mru, 0, delta, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
2194                 adjustment -= delta;
2195         }
2196
2197         if (adjustment > 0 && arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] > 0) {
2198                 delta = MIN(arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA], adjustment);
2199                 (void) arc_evict(arc_mru, 0, delta, FALSE,
2200                     ARC_BUFC_METADATA);
2201         }
2202
2203         /*
2204          * Adjust MFU size
2205          */
2206
2207         adjustment = arc_size - arc_c;
2208
2209         if (adjustment > 0 && arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] > 0) {
2210                 delta = MIN(adjustment, arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]);
2211                 (void) arc_evict(arc_mfu, 0, delta, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
2212                 adjustment -= delta;
2213         }
2214
2215         if (adjustment > 0 && arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] > 0) {
2216                 int64_t delta = MIN(adjustment,
2217                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]);
2218                 (void) arc_evict(arc_mfu, 0, delta, FALSE,
2219                     ARC_BUFC_METADATA);
2220         }
2221
2222         /*
2223          * Adjust ghost lists
2224          */
2225
2226         adjustment = arc_mru->arcs_size + arc_mru_ghost->arcs_size - arc_c;
2227
2228         if (adjustment > 0 && arc_mru_ghost->arcs_size > 0) {
2229                 delta = MIN(arc_mru_ghost->arcs_size, adjustment);
2230                 arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, 0, delta);
2231         }
2232
2233         adjustment =
2234             arc_mru_ghost->arcs_size + arc_mfu_ghost->arcs_size - arc_c;
2235
2236         if (adjustment > 0 && arc_mfu_ghost->arcs_size > 0) {
2237                 delta = MIN(arc_mfu_ghost->arcs_size, adjustment);
2238                 arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, 0, delta);
2239         }
2240 }
2241
2242 static void
2243 arc_do_user_evicts(void)
2244 {
2245         static arc_buf_t *tmp_arc_eviction_list;
2246
2247         /*
2248          * Move list over to avoid LOR
2249          */
2250 restart:
2251         mutex_enter(&arc_eviction_mtx);
2252         tmp_arc_eviction_list = arc_eviction_list;
2253         arc_eviction_list = NULL;
2254         mutex_exit(&arc_eviction_mtx);
2255
2256         while (tmp_arc_eviction_list != NULL) {
2257                 arc_buf_t *buf = tmp_arc_eviction_list;
2258                 tmp_arc_eviction_list = buf->b_next;
2259                 mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
2260                 buf->b_hdr = NULL;
2261                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
2262
2263                 if (buf->b_efunc != NULL)
2264                         VERIFY(buf->b_efunc(buf) == 0);
2265
2266                 buf->b_efunc = NULL;
2267                 buf->b_private = NULL;
2268                 kmem_cache_free(buf_cache, buf);
2269         }
2270
2271         if (arc_eviction_list != NULL)
2272                 goto restart;
2273 }
2274
2275 /*
2276  * Flush all *evictable* data from the cache for the given spa.
2277  * NOTE: this will not touch "active" (i.e. referenced) data.
2278  */
2279 void
2280 arc_flush(spa_t *spa)
2281 {
2282         uint64_t guid = 0;
2283
2284         if (spa)
2285                 guid = spa_load_guid(spa);
2286
2287         while (arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]) {
2288                 (void) arc_evict(arc_mru, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
2289                 if (spa)
2290                         break;
2291         }
2292         while (arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]) {
2293                 (void) arc_evict(arc_mru, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_METADATA);
2294                 if (spa)
2295                         break;
2296         }
2297         while (arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]) {
2298                 (void) arc_evict(arc_mfu, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_DATA);
2299                 if (spa)
2300                         break;
2301         }
2302         while (arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]) {
2303                 (void) arc_evict(arc_mfu, guid, -1, FALSE, ARC_BUFC_METADATA);
2304                 if (spa)
2305                         break;
2306         }
2307
2308         arc_evict_ghost(arc_mru_ghost, guid, -1);
2309         arc_evict_ghost(arc_mfu_ghost, guid, -1);
2310
2311         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
2312         arc_do_user_evicts();
2313         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
2314         ASSERT(spa || arc_eviction_list == NULL);
2315 }
2316
2317 void
2318 arc_shrink(void)
2319 {
2320         if (arc_c > arc_c_min) {
2321                 uint64_t to_free;
2322
2323 #ifdef _KERNEL
2324                 to_free = arc_c >> arc_shrink_shift;
2325 #else
2326                 to_free = arc_c >> arc_shrink_shift;
2327 #endif
2328                 if (arc_c > arc_c_min + to_free)
2329                         atomic_add_64(&arc_c, -to_free);
2330                 else
2331                         arc_c = arc_c_min;
2332
2333                 atomic_add_64(&arc_p, -(arc_p >> arc_shrink_shift));
2334                 if (arc_c > arc_size)
2335                         arc_c = MAX(arc_size, arc_c_min);
2336                 if (arc_p > arc_c)
2337                         arc_p = (arc_c >> 1);
2338                 ASSERT(arc_c >= arc_c_min);
2339                 ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2340         }
2341
2342         if (arc_size > arc_c)
2343                 arc_adjust();
2344 }
2345
2346 static int needfree = 0;
2347
2348 static int
2349 arc_reclaim_needed(void)
2350 {
2351
2352 #ifdef _KERNEL
2353
2354         if (needfree)
2355                 return (1);
2356
2357         /*
2358          * Cooperate with pagedaemon when it's time for it to scan
2359          * and reclaim some pages.
2360          */
2361         if (vm_paging_needed())
2362                 return (1);
2363
2364 #ifdef sun
2365         /*
2366          * take 'desfree' extra pages, so we reclaim sooner, rather than later
2367          */
2368         extra = desfree;
2369
2370         /*
2371          * check that we're out of range of the pageout scanner.  It starts to
2372          * schedule paging if freemem is less than lotsfree and needfree.
2373          * lotsfree is the high-water mark for pageout, and needfree is the
2374          * number of needed free pages.  We add extra pages here to make sure
2375          * the scanner doesn't start up while we're freeing memory.
2376          */
2377         if (freemem < lotsfree + needfree + extra)
2378                 return (1);
2379
2380         /*
2381          * check to make sure that swapfs has enough space so that anon
2382          * reservations can still succeed. anon_resvmem() checks that the
2383          * availrmem is greater than swapfs_minfree, and the number of reserved
2384          * swap pages.  We also add a bit of extra here just to prevent
2385          * circumstances from getting really dire.
2386          */
2387         if (availrmem < swapfs_minfree + swapfs_reserve + extra)
2388                 return (1);
2389
2390 #if defined(__i386)
2391         /*
2392          * If we're on an i386 platform, it's possible that we'll exhaust the
2393          * kernel heap space before we ever run out of available physical
2394          * memory.  Most checks of the size of the heap_area compare against
2395          * tune.t_minarmem, which is the minimum available real memory that we
2396          * can have in the system.  However, this is generally fixed at 25 pages
2397          * which is so low that it's useless.  In this comparison, we seek to
2398          * calculate the total heap-size, and reclaim if more than 3/4ths of the
2399          * heap is allocated.  (Or, in the calculation, if less than 1/4th is
2400          * free)
2401          */
2402         if (btop(vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE)) <
2403             (btop(vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE | VMEM_ALLOC)) >> 2))
2404                 return (1);
2405 #endif
2406 #else   /* !sun */
2407         if (kmem_used() > (kmem_size() * 3) / 4)
2408                 return (1);
2409 #endif  /* sun */
2410
2411 #else
2412         if (spa_get_random(100) == 0)
2413                 return (1);
2414 #endif
2415         return (0);
2416 }
2417
2418 extern kmem_cache_t     *zio_buf_cache[];
2419 extern kmem_cache_t     *zio_data_buf_cache[];
2420
2421 static void
2422 arc_kmem_reap_now(arc_reclaim_strategy_t strat)
2423 {
2424         size_t                  i;
2425         kmem_cache_t            *prev_cache = NULL;
2426         kmem_cache_t            *prev_data_cache = NULL;
2427
2428 #ifdef _KERNEL
2429         if (arc_meta_used >= arc_meta_limit) {
2430                 /*
2431                  * We are exceeding our meta-data cache limit.
2432                  * Purge some DNLC entries to release holds on meta-data.
2433                  */
2434                 dnlc_reduce_cache((void *)(uintptr_t)arc_reduce_dnlc_percent);
2435         }
2436 #if defined(__i386)
2437         /*
2438          * Reclaim unused memory from all kmem caches.
2439          */
2440         kmem_reap();
2441 #endif
2442 #endif
2443
2444         /*
2445          * An aggressive reclamation will shrink the cache size as well as
2446          * reap free buffers from the arc kmem caches.
2447          */
2448         if (strat == ARC_RECLAIM_AGGR)
2449                 arc_shrink();
2450
2451         for (i = 0; i < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; i++) {
2452                 if (zio_buf_cache[i] != prev_cache) {
2453                         prev_cache = zio_buf_cache[i];
2454                         kmem_cache_reap_now(zio_buf_cache[i]);
2455                 }
2456                 if (zio_data_buf_cache[i] != prev_data_cache) {
2457                         prev_data_cache = zio_data_buf_cache[i];
2458                         kmem_cache_reap_now(zio_data_buf_cache[i]);
2459                 }
2460         }
2461         kmem_cache_reap_now(buf_cache);
2462         kmem_cache_reap_now(hdr_cache);
2463 }
2464
2465 static void
2466 arc_reclaim_thread(void *dummy __unused)
2467 {
2468         clock_t                 growtime = 0;
2469         arc_reclaim_strategy_t  last_reclaim = ARC_RECLAIM_CONS;
2470         callb_cpr_t             cpr;
2471
2472         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &arc_reclaim_thr_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
2473
2474         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
2475         while (arc_thread_exit == 0) {
2476                 if (arc_reclaim_needed()) {
2477
2478                         if (arc_no_grow) {
2479                                 if (last_reclaim == ARC_RECLAIM_CONS) {
2480                                         last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2481                                 } else {
2482                                         last_reclaim = ARC_RECLAIM_CONS;
2483                                 }
2484                         } else {
2485                                 arc_no_grow = TRUE;
2486                                 last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2487                                 membar_producer();
2488                         }
2489
2490                         /* reset the growth delay for every reclaim */
2491                         growtime = ddi_get_lbolt() + (arc_grow_retry * hz);
2492
2493                         if (needfree && last_reclaim == ARC_RECLAIM_CONS) {
2494                                 /*
2495                                  * If needfree is TRUE our vm_lowmem hook
2496                                  * was called and in that case we must free some
2497                                  * memory, so switch to aggressive mode.
2498                                  */
2499                                 arc_no_grow = TRUE;
2500                                 last_reclaim = ARC_RECLAIM_AGGR;
2501                         }
2502                         arc_kmem_reap_now(last_reclaim);
2503                         arc_warm = B_TRUE;
2504
2505                 } else if (arc_no_grow && ddi_get_lbolt() >= growtime) {
2506                         arc_no_grow = FALSE;
2507                 }
2508
2509                 arc_adjust();
2510
2511                 if (arc_eviction_list != NULL)
2512                         arc_do_user_evicts();
2513
2514 #ifdef _KERNEL
2515                 if (needfree) {
2516                         needfree = 0;
2517                         wakeup(&needfree);
2518                 }
2519 #endif
2520
2521                 /* block until needed, or one second, whichever is shorter */
2522                 CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
2523                 (void) cv_timedwait(&arc_reclaim_thr_cv,
2524                     &arc_reclaim_thr_lock, hz);
2525                 CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &arc_reclaim_thr_lock);
2526         }
2527
2528         arc_thread_exit = 0;
2529         cv_broadcast(&arc_reclaim_thr_cv);
2530         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);           /* drops arc_reclaim_thr_lock */
2531         thread_exit();
2532 }
2533
2534 /*
2535  * Adapt arc info given the number of bytes we are trying to add and
2536  * the state that we are comming from.  This function is only called
2537  * when we are adding new content to the cache.
2538  */
2539 static void
2540 arc_adapt(int bytes, arc_state_t *state)
2541 {
2542         int mult;
2543         uint64_t arc_p_min = (arc_c >> arc_p_min_shift);
2544
2545         if (state == arc_l2c_only)
2546                 return;
2547
2548         ASSERT(bytes > 0);
2549         /*
2550          * Adapt the target size of the MRU list:
2551          *      - if we just hit in the MRU ghost list, then increase
2552          *        the target size of the MRU list.
2553          *      - if we just hit in the MFU ghost list, then increase
2554          *        the target size of the MFU list by decreasing the
2555          *        target size of the MRU list.
2556          */
2557         if (state == arc_mru_ghost) {
2558                 mult = ((arc_mru_ghost->arcs_size >= arc_mfu_ghost->arcs_size) ?
2559                     1 : (arc_mfu_ghost->arcs_size/arc_mru_ghost->arcs_size));
2560                 mult = MIN(mult, 10); /* avoid wild arc_p adjustment */
2561
2562                 arc_p = MIN(arc_c - arc_p_min, arc_p + bytes * mult);
2563         } else if (state == arc_mfu_ghost) {
2564                 uint64_t delta;
2565
2566                 mult = ((arc_mfu_ghost->arcs_size >= arc_mru_ghost->arcs_size) ?
2567                     1 : (arc_mru_ghost->arcs_size/arc_mfu_ghost->arcs_size));
2568                 mult = MIN(mult, 10);
2569
2570                 delta = MIN(bytes * mult, arc_p);
2571                 arc_p = MAX(arc_p_min, arc_p - delta);
2572         }
2573         ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2574
2575         if (arc_reclaim_needed()) {
2576                 cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
2577                 return;
2578         }
2579
2580         if (arc_no_grow)
2581                 return;
2582
2583         if (arc_c >= arc_c_max)
2584                 return;
2585
2586         /*
2587          * If we're within (2 * maxblocksize) bytes of the target
2588          * cache size, increment the target cache size
2589          */
2590         if (arc_size > arc_c - (2ULL << SPA_MAXBLOCKSHIFT)) {
2591                 atomic_add_64(&arc_c, (int64_t)bytes);
2592                 if (arc_c > arc_c_max)
2593                         arc_c = arc_c_max;
2594                 else if (state == arc_anon)
2595                         atomic_add_64(&arc_p, (int64_t)bytes);
2596                 if (arc_p > arc_c)
2597                         arc_p = arc_c;
2598         }
2599         ASSERT((int64_t)arc_p >= 0);
2600 }
2601
2602 /*
2603  * Check if the cache has reached its limits and eviction is required
2604  * prior to insert.
2605  */
2606 static int
2607 arc_evict_needed(arc_buf_contents_t type)
2608 {
2609         if (type == ARC_BUFC_METADATA && arc_meta_used >= arc_meta_limit)
2610                 return (1);
2611
2612 #ifdef sun
2613 #ifdef _KERNEL
2614         /*
2615          * If zio data pages are being allocated out of a separate heap segment,
2616          * then enforce that the size of available vmem for this area remains
2617          * above about 1/32nd free.
2618          */
2619         if (type == ARC_BUFC_DATA && zio_arena != NULL &&
2620             vmem_size(zio_arena, VMEM_FREE) <
2621             (vmem_size(zio_arena, VMEM_ALLOC) >> 5))
2622                 return (1);
2623 #endif
2624 #endif  /* sun */
2625
2626         if (arc_reclaim_needed())
2627                 return (1);
2628
2629         return (arc_size > arc_c);
2630 }
2631
2632 /*
2633  * The buffer, supplied as the first argument, needs a data block.
2634  * So, if we are at cache max, determine which cache should be victimized.
2635  * We have the following cases:
2636  *
2637  * 1. Insert for MRU, p > sizeof(arc_anon + arc_mru) ->
2638  * In this situation if we're out of space, but the resident size of the MFU is
2639  * under the limit, victimize the MFU cache to satisfy this insertion request.
2640  *
2641  * 2. Insert for MRU, p <= sizeof(arc_anon + arc_mru) ->
2642  * Here, we've used up all of the available space for the MRU, so we need to
2643  * evict from our own cache instead.  Evict from the set of resident MRU
2644  * entries.
2645  *
2646  * 3. Insert for MFU (c - p) > sizeof(arc_mfu) ->
2647  * c minus p represents the MFU space in the cache, since p is the size of the
2648  * cache that is dedicated to the MRU.  In this situation there's still space on
2649  * the MFU side, so the MRU side needs to be victimized.
2650  *
2651  * 4. Insert for MFU (c - p) < sizeof(arc_mfu) ->
2652  * MFU's resident set is consuming more space than it has been allotted.  In
2653  * this situation, we must victimize our own cache, the MFU, for this insertion.
2654  */
2655 static void
2656 arc_get_data_buf(arc_buf_t *buf)
2657 {
2658         arc_state_t             *state = buf->b_hdr->b_state;
2659         uint64_t                size = buf->b_hdr->b_size;
2660         arc_buf_contents_t      type = buf->b_hdr->b_type;
2661
2662         arc_adapt(size, state);
2663
2664         /*
2665          * We have not yet reached cache maximum size,
2666          * just allocate a new buffer.
2667          */
2668         if (!arc_evict_needed(type)) {
2669                 if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2670                         buf->b_data = zio_buf_alloc(size);
2671                         arc_space_consume(size, ARC_SPACE_DATA);
2672                 } else {
2673                         ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
2674                         buf->b_data = zio_data_buf_alloc(size);
2675                         ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, size);
2676                         atomic_add_64(&arc_size, size);
2677                 }
2678                 goto out;
2679         }
2680
2681         /*
2682          * If we are prefetching from the mfu ghost list, this buffer
2683          * will end up on the mru list; so steal space from there.
2684          */
2685         if (state == arc_mfu_ghost)
2686                 state = buf->b_hdr->b_flags & ARC_PREFETCH ? arc_mru : arc_mfu;
2687         else if (state == arc_mru_ghost)
2688                 state = arc_mru;
2689
2690         if (state == arc_mru || state == arc_anon) {
2691                 uint64_t mru_used = arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size;
2692                 state = (arc_mfu->arcs_lsize[type] >= size &&
2693                     arc_p > mru_used) ? arc_mfu : arc_mru;
2694         } else {
2695                 /* MFU cases */
2696                 uint64_t mfu_space = arc_c - arc_p;
2697                 state =  (arc_mru->arcs_lsize[type] >= size &&
2698                     mfu_space > arc_mfu->arcs_size) ? arc_mru : arc_mfu;
2699         }
2700         if ((buf->b_data = arc_evict(state, 0, size, TRUE, type)) == NULL) {
2701                 if (type == ARC_BUFC_METADATA) {
2702                         buf->b_data = zio_buf_alloc(size);
2703                         arc_space_consume(size, ARC_SPACE_DATA);
2704                 } else {
2705                         ASSERT(type == ARC_BUFC_DATA);
2706                         buf->b_data = zio_data_buf_alloc(size);
2707                         ARCSTAT_INCR(arcstat_data_size, size);
2708                         atomic_add_64(&arc_size, size);
2709                 }
2710                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_recycle_miss);
2711         }
2712         ASSERT(buf->b_data != NULL);
2713 out:
2714         /*
2715          * Update the state size.  Note that ghost states have a
2716          * "ghost size" and so don't need to be updated.
2717          */
2718         if (!GHOST_STATE(buf->b_hdr->b_state)) {
2719                 arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
2720
2721                 atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_size, size);
2722                 if (list_link_active(&hdr->b_arc_node)) {
2723                         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
2724                         atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_lsize[type], size);
2725                 }
2726                 /*
2727                  * If we are growing the cache, and we are adding anonymous
2728                  * data, and we have outgrown arc_p, update arc_p
2729                  */
2730                 if (arc_size < arc_c && hdr->b_state == arc_anon &&
2731                     arc_anon->arcs_size + arc_mru->arcs_size > arc_p)
2732                         arc_p = MIN(arc_c, arc_p + size);
2733         }
2734         ARCSTAT_BUMP(arcstat_allocated);
2735 }
2736
2737 /*
2738  * This routine is called whenever a buffer is accessed.
2739  * NOTE: the hash lock is dropped in this function.
2740  */
2741 static void
2742 arc_access(arc_buf_hdr_t *buf, kmutex_t *hash_lock)
2743 {
2744         clock_t now;
2745
2746         ASSERT(MUTEX_HELD(hash_lock));
2747
2748         if (buf->b_state == arc_anon) {
2749                 /*
2750                  * This buffer is not in the cache, and does not
2751                  * appear in our "ghost" list.  Add the new buffer
2752                  * to the MRU state.
2753                  */
2754
2755                 ASSERT(buf->b_arc_access == 0);
2756                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2757                 DTRACE_PROBE1(new_state__mru, arc_buf_hdr_t *, buf);
2758                 arc_change_state(arc_mru, buf, hash_lock);
2759
2760         } else if (buf->b_state == arc_mru) {
2761                 now = ddi_get_lbolt();
2762
2763                 /*
2764                  * If this buffer is here because of a prefetch, then either:
2765                  * - clear the flag if this is a "referencing" read
2766                  *   (any subsequent access will bump this into the MFU state).
2767                  * or
2768                  * - move the buffer to the head of the list if this is
2769                  *   another prefetch (to make it less likely to be evicted).
2770                  */
2771                 if ((buf->b_flags & ARC_PREFETCH) != 0) {
2772                         if (refcount_count(&buf->b_refcnt) == 0) {
2773                                 ASSERT(list_link_active(&buf->b_arc_node));
2774                         } else {
2775                                 buf->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
2776                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_hits);
2777                         }
2778                         buf->b_arc_access = now;
2779                         return;
2780                 }
2781
2782                 /*
2783                  * This buffer has been "accessed" only once so far,
2784                  * but it is still in the cache. Move it to the MFU
2785                  * state.
2786                  */
2787                 if (now > buf->b_arc_access + ARC_MINTIME) {
2788                         /*
2789                          * More than 125ms have passed since we
2790                          * instantiated this buffer.  Move it to the
2791                          * most frequently used state.
2792                          */
2793                         buf->b_arc_access = now;
2794                         DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2795                         arc_change_state(arc_mfu, buf, hash_lock);
2796                 }
2797                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_hits);
2798         } else if (buf->b_state == arc_mru_ghost) {
2799                 arc_state_t     *new_state;
2800                 /*
2801                  * This buffer has been "accessed" recently, but
2802                  * was evicted from the cache.  Move it to the
2803                  * MFU state.
2804                  */
2805
2806                 if (buf->b_flags & ARC_PREFETCH) {
2807                         new_state = arc_mru;
2808                         if (refcount_count(&buf->b_refcnt) > 0)
2809                                 buf->b_flags &= ~ARC_PREFETCH;
2810                         DTRACE_PROBE1(new_state__mru, arc_buf_hdr_t *, buf);
2811                 } else {
2812                         new_state = arc_mfu;
2813                         DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2814                 }
2815
2816                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2817                 arc_change_state(new_state, buf, hash_lock);
2818
2819                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mru_ghost_hits);
2820         } else if (buf->b_state == arc_mfu) {
2821                 /*
2822                  * This buffer has been accessed more than once and is
2823                  * still in the cache.  Keep it in the MFU state.
2824                  *
2825                  * NOTE: an add_reference() that occurred when we did
2826                  * the arc_read() will have kicked this off the list.
2827                  * If it was a prefetch, we will explicitly move it to
2828                  * the head of the list now.
2829                  */
2830                 if ((buf->b_flags & ARC_PREFETCH) != 0) {
2831                         ASSERT(refcount_count(&buf->b_refcnt) == 0);
2832                         ASSERT(list_link_active(&buf->b_arc_node));
2833                 }
2834                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mfu_hits);
2835                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2836         } else if (buf->b_state == arc_mfu_ghost) {
2837                 arc_state_t     *new_state = arc_mfu;
2838                 /*
2839                  * This buffer has been accessed more than once but has
2840                  * been evicted from the cache.  Move it back to the
2841                  * MFU state.
2842                  */
2843
2844                 if (buf->b_flags & ARC_PREFETCH) {
2845                         /*
2846                          * This is a prefetch access...
2847                          * move this block back to the MRU state.
2848                          */
2849                         ASSERT0(refcount_count(&buf->b_refcnt));
2850                         new_state = arc_mru;
2851                 }
2852
2853                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2854                 DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2855                 arc_change_state(new_state, buf, hash_lock);
2856
2857                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_mfu_ghost_hits);
2858         } else if (buf->b_state == arc_l2c_only) {
2859                 /*
2860                  * This buffer is on the 2nd Level ARC.
2861                  */
2862
2863                 buf->b_arc_access = ddi_get_lbolt();
2864                 DTRACE_PROBE1(new_state__mfu, arc_buf_hdr_t *, buf);
2865                 arc_change_state(arc_mfu, buf, hash_lock);
2866         } else {
2867                 ASSERT(!"invalid arc state");
2868         }
2869 }
2870
2871 /* a generic arc_done_func_t which you can use */
2872 /* ARGSUSED */
2873 void
2874 arc_bcopy_func(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
2875 {
2876         if (zio == NULL || zio->io_error == 0)
2877                 bcopy(buf->b_data, arg, buf->b_hdr->b_size);
2878         VERIFY(arc_buf_remove_ref(buf, arg) == 1);
2879 }
2880
2881 /* a generic arc_done_func_t */
2882 void
2883 arc_getbuf_func(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
2884 {
2885         arc_buf_t **bufp = arg;
2886         if (zio && zio->io_error) {
2887                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(buf, arg) == 1);
2888                 *bufp = NULL;
2889         } else {
2890                 *bufp = buf;
2891                 ASSERT(buf->b_data);
2892         }
2893 }
2894
2895 static void
2896 arc_read_done(zio_t *zio)
2897 {
2898         arc_buf_hdr_t   *hdr, *found;
2899         arc_buf_t       *buf;
2900         arc_buf_t       *abuf;  /* buffer we're assigning to callback */
2901         kmutex_t        *hash_lock;
2902         arc_callback_t  *callback_list, *acb;
2903         int             freeable = FALSE;
2904
2905         buf = zio->io_private;
2906         hdr = buf->b_hdr;
2907
2908         /*
2909          * The hdr was inserted into hash-table and removed from lists
2910          * prior to starting I/O.  We should find this header, since
2911          * it's in the hash table, and it should be legit since it's
2912          * not possible to evict it during the I/O.  The only possible
2913          * reason for it not to be found is if we were freed during the
2914          * read.
2915          */
2916         found = buf_hash_find(hdr->b_spa, &hdr->b_dva, hdr->b_birth,
2917             &hash_lock);
2918
2919         ASSERT((found == NULL && HDR_FREED_IN_READ(hdr) && hash_lock == NULL) ||
2920             (found == hdr && DVA_EQUAL(&hdr->b_dva, BP_IDENTITY(zio->io_bp))) ||
2921             (found == hdr && HDR_L2_READING(hdr)));
2922
2923         hdr->b_flags &= ~ARC_L2_EVICTED;
2924         if (l2arc_noprefetch && (hdr->b_flags & ARC_PREFETCH))
2925                 hdr->b_flags &= ~ARC_L2CACHE;
2926
2927         /* byteswap if necessary */
2928         callback_list = hdr->b_acb;
2929         ASSERT(callback_list != NULL);
2930         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(zio->io_bp) && zio->io_error == 0) {
2931                 dmu_object_byteswap_t bswap =
2932                     DMU_OT_BYTESWAP(BP_GET_TYPE(zio->io_bp));
2933                 arc_byteswap_func_t *func = BP_GET_LEVEL(zio->io_bp) > 0 ?
2934                     byteswap_uint64_array :
2935                     dmu_ot_byteswap[bswap].ob_func;
2936                 func(buf->b_data, hdr->b_size);
2937         }
2938
2939         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
2940 #ifdef illumos
2941         arc_buf_watch(buf);
2942 #endif /* illumos */
2943
2944         if (hash_lock && zio->io_error == 0 && hdr->b_state == arc_anon) {
2945                 /*
2946                  * Only call arc_access on anonymous buffers.  This is because
2947                  * if we've issued an I/O for an evicted buffer, we've already
2948                  * called arc_access (to prevent any simultaneous readers from
2949                  * getting confused).
2950                  */
2951                 arc_access(hdr, hash_lock);
2952         }
2953
2954         /* create copies of the data buffer for the callers */
2955         abuf = buf;
2956         for (acb = callback_list; acb; acb = acb->acb_next) {
2957                 if (acb->acb_done) {
2958                         if (abuf == NULL) {
2959                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_duplicate_reads);
2960                                 abuf = arc_buf_clone(buf);
2961                         }
2962                         acb->acb_buf = abuf;
2963                         abuf = NULL;
2964                 }
2965         }
2966         hdr->b_acb = NULL;
2967         hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
2968         ASSERT(!HDR_BUF_AVAILABLE(hdr));
2969         if (abuf == buf) {
2970                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
2971                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
2972                 hdr->b_flags |= ARC_BUF_AVAILABLE;
2973         }
2974
2975         ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt) || callback_list != NULL);
2976
2977         if (zio->io_error != 0) {
2978                 hdr->b_flags |= ARC_IO_ERROR;
2979                 if (hdr->b_state != arc_anon)
2980                         arc_change_state(arc_anon, hdr, hash_lock);
2981                 if (HDR_IN_HASH_TABLE(hdr))
2982                         buf_hash_remove(hdr);
2983                 freeable = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
2984         }
2985
2986         /*
2987          * Broadcast before we drop the hash_lock to avoid the possibility
2988          * that the hdr (and hence the cv) might be freed before we get to
2989          * the cv_broadcast().
2990          */
2991         cv_broadcast(&hdr->b_cv);
2992
2993         if (hash_lock) {
2994                 mutex_exit(hash_lock);
2995         } else {
2996                 /*
2997                  * This block was freed while we waited for the read to
2998                  * complete.  It has been removed from the hash table and
2999                  * moved to the anonymous state (so that it won't show up
3000                  * in the cache).
3001                  */
3002                 ASSERT3P(hdr->b_state, ==, arc_anon);
3003                 freeable = refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt);
3004         }
3005
3006         /* execute each callback and free its structure */
3007         while ((acb = callback_list) != NULL) {
3008                 if (acb->acb_done)
3009                         acb->acb_done(zio, acb->acb_buf, acb->acb_private);
3010
3011                 if (acb->acb_zio_dummy != NULL) {
3012                         acb->acb_zio_dummy->io_error = zio->io_error;
3013                         zio_nowait(acb->acb_zio_dummy);
3014                 }
3015
3016                 callback_list = acb->acb_next;
3017                 kmem_free(acb, sizeof (arc_callback_t));
3018         }
3019
3020         if (freeable)
3021                 arc_hdr_destroy(hdr);
3022 }
3023
3024 /*
3025  * "Read" the block block at the specified DVA (in bp) via the
3026  * cache.  If the block is found in the cache, invoke the provided
3027  * callback immediately and return.  Note that the `zio' parameter
3028  * in the callback will be NULL in this case, since no IO was
3029  * required.  If the block is not in the cache pass the read request
3030  * on to the spa with a substitute callback function, so that the
3031  * requested block will be added to the cache.
3032  *
3033  * If a read request arrives for a block that has a read in-progress,
3034  * either wait for the in-progress read to complete (and return the
3035  * results); or, if this is a read with a "done" func, add a record
3036  * to the read to invoke the "done" func when the read completes,
3037  * and return; or just return.
3038  *
3039  * arc_read_done() will invoke all the requested "done" functions
3040  * for readers of this block.
3041  */
3042 int
3043 arc_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp, arc_done_func_t *done,
3044     void *private, int priority, int zio_flags, uint32_t *arc_flags,
3045     const zbookmark_t *zb)
3046 {
3047         arc_buf_hdr_t *hdr;
3048         arc_buf_t *buf;
3049         kmutex_t *hash_lock;
3050         zio_t *rzio;
3051         uint64_t guid = spa_load_guid(spa);
3052
3053 top:
3054         hdr = buf_hash_find(guid, BP_IDENTITY(bp), BP_PHYSICAL_BIRTH(bp),
3055             &hash_lock);
3056         if (hdr && hdr->b_datacnt > 0) {
3057
3058                 *arc_flags |= ARC_CACHED;
3059
3060                 if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
3061
3062                         if (*arc_flags & ARC_WAIT) {
3063                                 cv_wait(&hdr->b_cv, hash_lock);
3064                                 mutex_exit(hash_lock);
3065                                 goto top;
3066                         }
3067                         ASSERT(*arc_flags & ARC_NOWAIT);
3068
3069                         if (done) {
3070                                 arc_callback_t  *acb = NULL;
3071
3072                                 acb = kmem_zalloc(sizeof (arc_callback_t),
3073                                     KM_SLEEP);
3074                                 acb->acb_done = done;
3075                                 acb->acb_private = private;
3076                                 if (pio != NULL)
3077                                         acb->acb_zio_dummy = zio_null(pio,
3078                                             spa, NULL, NULL, NULL, zio_flags);
3079
3080                                 ASSERT(acb->acb_done != NULL);
3081                                 acb->acb_next = hdr->b_acb;
3082                                 hdr->b_acb = acb;
3083                                 add_reference(hdr, hash_lock, private);
3084                                 mutex_exit(hash_lock);
3085                                 return (0);
3086                         }
3087                         mutex_exit(hash_lock);
3088                         return (0);
3089                 }
3090
3091                 ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
3092
3093                 if (done) {
3094                         add_reference(hdr, hash_lock, private);
3095                         /*
3096                          * If this block is already in use, create a new
3097                          * copy of the data so that we will be guaranteed
3098                          * that arc_release() will always succeed.
3099                          */
3100                         buf = hdr->b_buf;
3101                         ASSERT(buf);
3102                         ASSERT(buf->b_data);
3103                         if (HDR_BUF_AVAILABLE(hdr)) {
3104                                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
3105                                 hdr->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
3106                         } else {
3107                                 buf = arc_buf_clone(buf);
3108                         }
3109
3110                 } else if (*arc_flags & ARC_PREFETCH &&
3111                     refcount_count(&hdr->b_refcnt) == 0) {
3112                         hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
3113                 }
3114                 DTRACE_PROBE1(arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
3115                 arc_access(hdr, hash_lock);
3116                 if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
3117                         hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3118                 mutex_exit(hash_lock);
3119                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_hits);
3120                 ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
3121                     demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
3122                     data, metadata, hits);
3123
3124                 if (done)
3125                         done(NULL, buf, private);
3126         } else {
3127                 uint64_t size = BP_GET_LSIZE(bp);
3128                 arc_callback_t  *acb;
3129                 vdev_t *vd = NULL;
3130                 uint64_t addr;
3131                 boolean_t devw = B_FALSE;
3132
3133                 if (hdr == NULL) {
3134                         /* this block is not in the cache */
3135                         arc_buf_hdr_t   *exists;
3136                         arc_buf_contents_t type = BP_GET_BUFC_TYPE(bp);
3137                         buf = arc_buf_alloc(spa, size, private, type);
3138                         hdr = buf->b_hdr;
3139                         hdr->b_dva = *BP_IDENTITY(bp);
3140                         hdr->b_birth = BP_PHYSICAL_BIRTH(bp);
3141                         hdr->b_cksum0 = bp->blk_cksum.zc_word[0];
3142                         exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3143                         if (exists) {
3144                                 /* somebody beat us to the hash insert */
3145                                 mutex_exit(hash_lock);
3146                                 buf_discard_identity(hdr);
3147                                 (void) arc_buf_remove_ref(buf, private);
3148                                 goto top; /* restart the IO request */
3149                         }
3150                         /* if this is a prefetch, we don't have a reference */
3151                         if (*arc_flags & ARC_PREFETCH) {
3152                                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock,
3153                                     private);
3154                                 hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
3155                         }
3156                         if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
3157                                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3158                         if (BP_GET_LEVEL(bp) > 0)
3159                                 hdr->b_flags |= ARC_INDIRECT;
3160                 } else {
3161                         /* this block is in the ghost cache */
3162                         ASSERT(GHOST_STATE(hdr->b_state));
3163                         ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
3164                         ASSERT0(refcount_count(&hdr->b_refcnt));
3165                         ASSERT(hdr->b_buf == NULL);
3166
3167                         /* if this is a prefetch, we don't have a reference */
3168                         if (*arc_flags & ARC_PREFETCH)
3169                                 hdr->b_flags |= ARC_PREFETCH;
3170                         else
3171                                 add_reference(hdr, hash_lock, private);
3172                         if (*arc_flags & ARC_L2CACHE)
3173                                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3174                         buf = kmem_cache_alloc(buf_cache, KM_PUSHPAGE);
3175                         buf->b_hdr = hdr;
3176                         buf->b_data = NULL;
3177                         buf->b_efunc = NULL;
3178                         buf->b_private = NULL;
3179                         buf->b_next = NULL;
3180                         hdr->b_buf = buf;
3181                         ASSERT(hdr->b_datacnt == 0);
3182                         hdr->b_datacnt = 1;
3183                         arc_get_data_buf(buf);
3184                         arc_access(hdr, hash_lock);
3185                 }
3186
3187                 ASSERT(!GHOST_STATE(hdr->b_state));
3188
3189                 acb = kmem_zalloc(sizeof (arc_callback_t), KM_SLEEP);
3190                 acb->acb_done = done;
3191                 acb->acb_private = private;
3192
3193                 ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3194                 hdr->b_acb = acb;
3195                 hdr->b_flags |= ARC_IO_IN_PROGRESS;
3196
3197                 if (HDR_L2CACHE(hdr) && hdr->b_l2hdr != NULL &&
3198                     (vd = hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_vdev) != NULL) {
3199                         devw = hdr->b_l2hdr->b_dev->l2ad_writing;
3200                         addr = hdr->b_l2hdr->b_daddr;
3201                         /*
3202                          * Lock out device removal.
3203                          */
3204                         if (vdev_is_dead(vd) ||
3205                             !spa_config_tryenter(spa, SCL_L2ARC, vd, RW_READER))
3206                                 vd = NULL;
3207                 }
3208
3209                 mutex_exit(hash_lock);
3210
3211                 ASSERT3U(hdr->b_size, ==, size);
3212                 DTRACE_PROBE4(arc__miss, arc_buf_hdr_t *, hdr, blkptr_t *, bp,
3213                     uint64_t, size, zbookmark_t *, zb);
3214                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_misses);
3215                 ARCSTAT_CONDSTAT(!(hdr->b_flags & ARC_PREFETCH),
3216                     demand, prefetch, hdr->b_type != ARC_BUFC_METADATA,
3217                     data, metadata, misses);
3218 #ifdef _KERNEL
3219                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
3220 #endif
3221
3222                 if (vd != NULL && l2arc_ndev != 0 && !(l2arc_norw && devw)) {
3223                         /*
3224                          * Read from the L2ARC if the following are true:
3225                          * 1. The L2ARC vdev was previously cached.
3226                          * 2. This buffer still has L2ARC metadata.
3227                          * 3. This buffer isn't currently writing to the L2ARC.
3228                          * 4. The L2ARC entry wasn't evicted, which may
3229                          *    also have invalidated the vdev.
3230                          * 5. This isn't prefetch and l2arc_noprefetch is set.
3231                          */
3232                         if (hdr->b_l2hdr != NULL &&
3233                             !HDR_L2_WRITING(hdr) && !HDR_L2_EVICTED(hdr) &&
3234                             !(l2arc_noprefetch && HDR_PREFETCH(hdr))) {
3235                                 l2arc_read_callback_t *cb;
3236
3237                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__hit, arc_buf_hdr_t *, hdr);
3238                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_hits);
3239
3240                                 cb = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_read_callback_t),
3241                                     KM_SLEEP);
3242                                 cb->l2rcb_buf = buf;
3243                                 cb->l2rcb_spa = spa;
3244                                 cb->l2rcb_bp = *bp;
3245                                 cb->l2rcb_zb = *zb;
3246                                 cb->l2rcb_flags = zio_flags;
3247
3248                                 /*
3249                                  * l2arc read.  The SCL_L2ARC lock will be
3250                                  * released by l2arc_read_done().
3251                                  */
3252                                 rzio = zio_read_phys(pio, vd, addr, size,
3253                                     buf->b_data, ZIO_CHECKSUM_OFF,
3254                                     l2arc_read_done, cb, priority, zio_flags |
3255                                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_CANFAIL |
3256                                     ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE |
3257                                     ZIO_FLAG_DONT_RETRY, B_FALSE);
3258                                 DTRACE_PROBE2(l2arc__read, vdev_t *, vd,
3259                                     zio_t *, rzio);
3260                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_read_bytes, size);
3261
3262                                 if (*arc_flags & ARC_NOWAIT) {
3263                                         zio_nowait(rzio);
3264                                         return (0);
3265                                 }
3266
3267                                 ASSERT(*arc_flags & ARC_WAIT);
3268                                 if (zio_wait(rzio) == 0)
3269                                         return (0);
3270
3271                                 /* l2arc read error; goto zio_read() */
3272                         } else {
3273                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__miss,
3274                                     arc_buf_hdr_t *, hdr);
3275                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_misses);
3276                                 if (HDR_L2_WRITING(hdr))
3277                                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_rw_clash);
3278                                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, vd);
3279                         }
3280                 } else {
3281                         if (vd != NULL)
3282                                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, vd);
3283                         if (l2arc_ndev != 0) {
3284                                 DTRACE_PROBE1(l2arc__miss,
3285                                     arc_buf_hdr_t *, hdr);
3286                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_misses);
3287                         }
3288                 }
3289
3290                 rzio = zio_read(pio, spa, bp, buf->b_data, size,
3291                     arc_read_done, buf, priority, zio_flags, zb);
3292
3293                 if (*arc_flags & ARC_WAIT)
3294                         return (zio_wait(rzio));
3295
3296                 ASSERT(*arc_flags & ARC_NOWAIT);
3297                 zio_nowait(rzio);
3298         }
3299         return (0);
3300 }
3301
3302 void
3303 arc_set_callback(arc_buf_t *buf, arc_evict_func_t *func, void *private)
3304 {
3305         ASSERT(buf->b_hdr != NULL);
3306         ASSERT(buf->b_hdr->b_state != arc_anon);
3307         ASSERT(!refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt) || func == NULL);
3308         ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
3309         ASSERT(!HDR_BUF_AVAILABLE(buf->b_hdr));
3310
3311         buf->b_efunc = func;
3312         buf->b_private = private;
3313 }
3314
3315 /*
3316  * This is used by the DMU to let the ARC know that a buffer is
3317  * being evicted, so the ARC should clean up.  If this arc buf
3318  * is not yet in the evicted state, it will be put there.
3319  */
3320 int
3321 arc_buf_evict(arc_buf_t *buf)
3322 {
3323         arc_buf_hdr_t *hdr;
3324         kmutex_t *hash_lock;
3325         arc_buf_t **bufp;
3326         list_t *list, *evicted_list;
3327         kmutex_t *lock, *evicted_lock;
3328
3329         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3330         hdr = buf->b_hdr;
3331         if (hdr == NULL) {
3332                 /*
3333                  * We are in arc_do_user_evicts().
3334                  */
3335                 ASSERT(buf->b_data == NULL);
3336                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3337                 return (0);
3338         } else if (buf->b_data == NULL) {
3339                 arc_buf_t copy = *buf; /* structure assignment */
3340                 /*
3341                  * We are on the eviction list; process this buffer now
3342                  * but let arc_do_user_evicts() do the reaping.
3343                  */
3344                 buf->b_efunc = NULL;
3345                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3346                 VERIFY(copy.b_efunc(&copy) == 0);
3347                 return (1);
3348         }
3349         hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
3350         mutex_enter(hash_lock);
3351         hdr = buf->b_hdr;
3352         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
3353
3354         ASSERT3U(refcount_count(&hdr->b_refcnt), <, hdr->b_datacnt);
3355         ASSERT(hdr->b_state == arc_mru || hdr->b_state == arc_mfu);
3356
3357         /*
3358          * Pull this buffer off of the hdr
3359          */
3360         bufp = &hdr->b_buf;
3361         while (*bufp != buf)
3362                 bufp = &(*bufp)->b_next;
3363         *bufp = buf->b_next;
3364
3365         ASSERT(buf->b_data != NULL);
3366         arc_buf_destroy(buf, FALSE, FALSE);
3367
3368         if (hdr->b_datacnt == 0) {
3369                 arc_state_t *old_state = hdr->b_state;
3370                 arc_state_t *evicted_state;
3371
3372                 ASSERT(hdr->b_buf == NULL);
3373                 ASSERT(refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
3374
3375                 evicted_state =
3376                     (old_state == arc_mru) ? arc_mru_ghost : arc_mfu_ghost;
3377
3378                 get_buf_info(hdr, old_state, &list, &lock);
3379                 get_buf_info(hdr, evicted_state, &evicted_list, &evicted_lock);
3380                 mutex_enter(lock);
3381                 mutex_enter(evicted_lock);
3382
3383                 arc_change_state(evicted_state, hdr, hash_lock);
3384                 ASSERT(HDR_IN_HASH_TABLE(hdr));
3385                 hdr->b_flags |= ARC_IN_HASH_TABLE;
3386                 hdr->b_flags &= ~ARC_BUF_AVAILABLE;
3387
3388                 mutex_exit(evicted_lock);
3389                 mutex_exit(lock);
3390         }
3391         mutex_exit(hash_lock);
3392         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3393
3394         VERIFY(buf->b_efunc(buf) == 0);
3395         buf->b_efunc = NULL;
3396         buf->b_private = NULL;
3397         buf->b_hdr = NULL;
3398         buf->b_next = NULL;
3399         kmem_cache_free(buf_cache, buf);
3400         return (1);
3401 }
3402
3403 /*
3404  * Release this buffer from the cache.  This must be done
3405  * after a read and prior to modifying the buffer contents.
3406  * If the buffer has more than one reference, we must make
3407  * a new hdr for the buffer.
3408  */
3409 void
3410 arc_release(arc_buf_t *buf, void *tag)
3411 {
3412         arc_buf_hdr_t *hdr;
3413         kmutex_t *hash_lock = NULL;
3414         l2arc_buf_hdr_t *l2hdr;
3415         uint64_t buf_size;
3416
3417         /*
3418          * It would be nice to assert that if it's DMU metadata (level >
3419          * 0 || it's the dnode file), then it must be syncing context.
3420          * But we don't know that information at this level.
3421          */
3422
3423         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3424         hdr = buf->b_hdr;
3425
3426         /* this buffer is not on any list */
3427         ASSERT(refcount_count(&hdr->b_refcnt) > 0);
3428
3429         if (hdr->b_state == arc_anon) {
3430                 /* this buffer is already released */
3431                 ASSERT(buf->b_efunc == NULL);
3432         } else {
3433                 hash_lock = HDR_LOCK(hdr);
3434                 mutex_enter(hash_lock);
3435                 hdr = buf->b_hdr;
3436                 ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
3437         }
3438
3439         l2hdr = hdr->b_l2hdr;
3440         if (l2hdr) {
3441                 mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
3442                 hdr->b_l2hdr = NULL;
3443                 buf_size = hdr->b_size;
3444         }
3445
3446         /*
3447          * Do we have more than one buf?
3448          */
3449         if (hdr->b_datacnt > 1) {
3450                 arc_buf_hdr_t *nhdr;
3451                 arc_buf_t **bufp;
3452                 uint64_t blksz = hdr->b_size;
3453                 uint64_t spa = hdr->b_spa;
3454                 arc_buf_contents_t type = hdr->b_type;
3455                 uint32_t flags = hdr->b_flags;
3456
3457                 ASSERT(hdr->b_buf != buf || buf->b_next != NULL);
3458                 /*
3459                  * Pull the data off of this hdr and attach it to
3460                  * a new anonymous hdr.
3461                  */
3462                 (void) remove_reference(hdr, hash_lock, tag);
3463                 bufp = &hdr->b_buf;
3464                 while (*bufp != buf)
3465                         bufp = &(*bufp)->b_next;
3466                 *bufp = buf->b_next;
3467                 buf->b_next = NULL;
3468
3469                 ASSERT3U(hdr->b_state->arcs_size, >=, hdr->b_size);
3470                 atomic_add_64(&hdr->b_state->arcs_size, -hdr->b_size);
3471                 if (refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt)) {
3472                         uint64_t *size = &hdr->b_state->arcs_lsize[hdr->b_type];
3473                         ASSERT3U(*size, >=, hdr->b_size);
3474                         atomic_add_64(size, -hdr->b_size);
3475                 }
3476
3477                 /*
3478                  * We're releasing a duplicate user data buffer, update
3479                  * our statistics accordingly.
3480                  */
3481                 if (hdr->b_type == ARC_BUFC_DATA) {
3482                         ARCSTAT_BUMPDOWN(arcstat_duplicate_buffers);
3483                         ARCSTAT_INCR(arcstat_duplicate_buffers_size,
3484                             -hdr->b_size);
3485                 }
3486                 hdr->b_datacnt -= 1;
3487                 arc_cksum_verify(buf);
3488 #ifdef illumos
3489                 arc_buf_unwatch(buf);
3490 #endif /* illumos */
3491
3492                 mutex_exit(hash_lock);
3493
3494                 nhdr = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
3495                 nhdr->b_size = blksz;
3496                 nhdr->b_spa = spa;
3497                 nhdr->b_type = type;
3498                 nhdr->b_buf = buf;
3499                 nhdr->b_state = arc_anon;
3500                 nhdr->b_arc_access = 0;
3501                 nhdr->b_flags = flags & ARC_L2_WRITING;
3502                 nhdr->b_l2hdr = NULL;
3503                 nhdr->b_datacnt = 1;
3504                 nhdr->b_freeze_cksum = NULL;
3505                 (void) refcount_add(&nhdr->b_refcnt, tag);
3506                 buf->b_hdr = nhdr;
3507                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3508                 atomic_add_64(&arc_anon->arcs_size, blksz);
3509         } else {
3510                 mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3511                 ASSERT(refcount_count(&hdr->b_refcnt) == 1);
3512                 ASSERT(!list_link_active(&hdr->b_arc_node));
3513                 ASSERT(!HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr));
3514                 if (hdr->b_state != arc_anon)
3515                         arc_change_state(arc_anon, hdr, hash_lock);
3516                 hdr->b_arc_access = 0;
3517                 if (hash_lock)
3518                         mutex_exit(hash_lock);
3519
3520                 buf_discard_identity(hdr);
3521                 arc_buf_thaw(buf);
3522         }
3523         buf->b_efunc = NULL;
3524         buf->b_private = NULL;
3525
3526         if (l2hdr) {
3527                 list_remove(l2hdr->b_dev->l2ad_buflist, hdr);
3528                 kmem_free(l2hdr, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
3529                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -buf_size);
3530                 mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
3531         }
3532 }
3533
3534 int
3535 arc_released(arc_buf_t *buf)
3536 {
3537         int released;
3538
3539         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3540         released = (buf->b_data != NULL && buf->b_hdr->b_state == arc_anon);
3541         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3542         return (released);
3543 }
3544
3545 int
3546 arc_has_callback(arc_buf_t *buf)
3547 {
3548         int callback;
3549
3550         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3551         callback = (buf->b_efunc != NULL);
3552         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3553         return (callback);
3554 }
3555
3556 #ifdef ZFS_DEBUG
3557 int
3558 arc_referenced(arc_buf_t *buf)
3559 {
3560         int referenced;
3561
3562         mutex_enter(&buf->b_evict_lock);
3563         referenced = (refcount_count(&buf->b_hdr->b_refcnt));
3564         mutex_exit(&buf->b_evict_lock);
3565         return (referenced);
3566 }
3567 #endif
3568
3569 static void
3570 arc_write_ready(zio_t *zio)
3571 {
3572         arc_write_callback_t *callback = zio->io_private;
3573         arc_buf_t *buf = callback->awcb_buf;
3574         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3575
3576         ASSERT(!refcount_is_zero(&buf->b_hdr->b_refcnt));
3577         callback->awcb_ready(zio, buf, callback->awcb_private);
3578
3579         /*
3580          * If the IO is already in progress, then this is a re-write
3581          * attempt, so we need to thaw and re-compute the cksum.
3582          * It is the responsibility of the callback to handle the
3583          * accounting for any re-write attempt.
3584          */
3585         if (HDR_IO_IN_PROGRESS(hdr)) {
3586                 mutex_enter(&hdr->b_freeze_lock);
3587                 if (hdr->b_freeze_cksum != NULL) {
3588                         kmem_free(hdr->b_freeze_cksum, sizeof (zio_cksum_t));
3589                         hdr->b_freeze_cksum = NULL;
3590                 }
3591                 mutex_exit(&hdr->b_freeze_lock);
3592         }
3593         arc_cksum_compute(buf, B_FALSE);
3594         hdr->b_flags |= ARC_IO_IN_PROGRESS;
3595 }
3596
3597 static void
3598 arc_write_done(zio_t *zio)
3599 {
3600         arc_write_callback_t *callback = zio->io_private;
3601         arc_buf_t *buf = callback->awcb_buf;
3602         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3603
3604         ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3605
3606         if (zio->io_error == 0) {
3607                 hdr->b_dva = *BP_IDENTITY(zio->io_bp);
3608                 hdr->b_birth = BP_PHYSICAL_BIRTH(zio->io_bp);
3609                 hdr->b_cksum0 = zio->io_bp->blk_cksum.zc_word[0];
3610         } else {
3611                 ASSERT(BUF_EMPTY(hdr));
3612         }
3613
3614         /*
3615          * If the block to be written was all-zero, we may have
3616          * compressed it away.  In this case no write was performed
3617          * so there will be no dva/birth/checksum.  The buffer must
3618          * therefore remain anonymous (and uncached).
3619          */
3620         if (!BUF_EMPTY(hdr)) {
3621                 arc_buf_hdr_t *exists;
3622                 kmutex_t *hash_lock;
3623
3624                 ASSERT(zio->io_error == 0);
3625
3626                 arc_cksum_verify(buf);
3627
3628                 exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3629                 if (exists) {
3630                         /*
3631                          * This can only happen if we overwrite for
3632                          * sync-to-convergence, because we remove
3633                          * buffers from the hash table when we arc_free().
3634                          */
3635                         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) {
3636                                 if (!BP_EQUAL(&zio->io_bp_orig, zio->io_bp))
3637                                         panic("bad overwrite, hdr=%p exists=%p",
3638                                             (void *)hdr, (void *)exists);
3639                                 ASSERT(refcount_is_zero(&exists->b_refcnt));
3640                                 arc_change_state(arc_anon, exists, hash_lock);
3641                                 mutex_exit(hash_lock);
3642                                 arc_hdr_destroy(exists);
3643                                 exists = buf_hash_insert(hdr, &hash_lock);
3644                                 ASSERT3P(exists, ==, NULL);
3645                         } else if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE) {
3646                                 /* nopwrite */
3647                                 ASSERT(zio->io_prop.zp_nopwrite);
3648                                 if (!BP_EQUAL(&zio->io_bp_orig, zio->io_bp))
3649                                         panic("bad nopwrite, hdr=%p exists=%p",
3650                                             (void *)hdr, (void *)exists);
3651                         } else {
3652                                 /* Dedup */
3653                                 ASSERT(hdr->b_datacnt == 1);
3654                                 ASSERT(hdr->b_state == arc_anon);
3655                                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp));
3656                                 ASSERT(BP_GET_LEVEL(zio->io_bp) == 0);
3657                         }
3658                 }
3659                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3660                 /* if it's not anon, we are doing a scrub */
3661                 if (!exists && hdr->b_state == arc_anon)
3662                         arc_access(hdr, hash_lock);
3663                 mutex_exit(hash_lock);
3664         } else {
3665                 hdr->b_flags &= ~ARC_IO_IN_PROGRESS;
3666         }
3667
3668         ASSERT(!refcount_is_zero(&hdr->b_refcnt));
3669         callback->awcb_done(zio, buf, callback->awcb_private);
3670
3671         kmem_free(callback, sizeof (arc_write_callback_t));
3672 }
3673
3674 zio_t *
3675 arc_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg,
3676     blkptr_t *bp, arc_buf_t *buf, boolean_t l2arc, const zio_prop_t *zp,
3677     arc_done_func_t *ready, arc_done_func_t *done, void *private,
3678     int priority, int zio_flags, const zbookmark_t *zb)
3679 {
3680         arc_buf_hdr_t *hdr = buf->b_hdr;
3681         arc_write_callback_t *callback;
3682         zio_t *zio;
3683
3684         ASSERT(ready != NULL);
3685         ASSERT(done != NULL);
3686         ASSERT(!HDR_IO_ERROR(hdr));
3687         ASSERT((hdr->b_flags & ARC_IO_IN_PROGRESS) == 0);
3688         ASSERT(hdr->b_acb == NULL);
3689         if (l2arc)
3690                 hdr->b_flags |= ARC_L2CACHE;
3691         callback = kmem_zalloc(sizeof (arc_write_callback_t), KM_SLEEP);
3692         callback->awcb_ready = ready;
3693         callback->awcb_done = done;
3694         callback->awcb_private = private;
3695         callback->awcb_buf = buf;
3696
3697         zio = zio_write(pio, spa, txg, bp, buf->b_data, hdr->b_size, zp,
3698             arc_write_ready, arc_write_done, callback, priority, zio_flags, zb);
3699
3700         return (zio);
3701 }
3702
3703 static int
3704 arc_memory_throttle(uint64_t reserve, uint64_t inflight_data, uint64_t txg)
3705 {
3706 #ifdef _KERNEL
3707         uint64_t available_memory =
3708             ptoa((uintmax_t)cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count);
3709         static uint64_t page_load = 0;
3710         static uint64_t last_txg = 0;
3711
3712 #ifdef sun
3713 #if defined(__i386)
3714         available_memory =
3715             MIN(available_memory, vmem_size(heap_arena, VMEM_FREE));
3716 #endif
3717 #endif  /* sun */
3718         if (available_memory >= zfs_write_limit_max)
3719                 return (0);
3720
3721         if (txg > last_txg) {
3722                 last_txg = txg;
3723                 page_load = 0;
3724         }
3725         /*
3726          * If we are in pageout, we know that memory is already tight,
3727          * the arc is already going to be evicting, so we just want to
3728          * continue to let page writes occur as quickly as possible.
3729          */
3730         if (curproc == pageproc) {
3731                 if (page_load > available_memory / 4)
3732                         return (ERESTART);
3733                 /* Note: reserve is inflated, so we deflate */
3734                 page_load += reserve / 8;
3735                 return (0);
3736         } else if (page_load > 0 && arc_reclaim_needed()) {
3737                 /* memory is low, delay before restarting */
3738                 ARCSTAT_INCR(arcstat_memory_throttle_count, 1);
3739                 return (EAGAIN);
3740         }
3741         page_load = 0;
3742
3743         if (arc_size > arc_c_min) {
3744                 uint64_t evictable_memory =
3745                     arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] +
3746                     arc_mru->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA] +
3747                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA] +
3748                     arc_mfu->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA];
3749                 available_memory += MIN(evictable_memory, arc_size - arc_c_min);
3750         }
3751
3752         if (inflight_data > available_memory / 4) {
3753                 ARCSTAT_INCR(arcstat_memory_throttle_count, 1);
3754                 return (ERESTART);
3755         }
3756 #endif
3757         return (0);
3758 }
3759
3760 void
3761 arc_tempreserve_clear(uint64_t reserve)
3762 {
3763         atomic_add_64(&arc_tempreserve, -reserve);
3764         ASSERT((int64_t)arc_tempreserve >= 0);
3765 }
3766
3767 int
3768 arc_tempreserve_space(uint64_t reserve, uint64_t txg)
3769 {
3770         int error;
3771         uint64_t anon_size;
3772
3773 #ifdef ZFS_DEBUG
3774         /*
3775          * Once in a while, fail for no reason.  Everything should cope.
3776          */
3777         if (spa_get_random(10000) == 0) {
3778                 dprintf("forcing random failure\n");
3779                 return (ERESTART);
3780         }
3781 #endif
3782         if (reserve > arc_c/4 && !arc_no_grow)
3783                 arc_c = MIN(arc_c_max, reserve * 4);
3784         if (reserve > arc_c)
3785                 return (ENOMEM);
3786
3787         /*
3788          * Don't count loaned bufs as in flight dirty data to prevent long
3789          * network delays from blocking transactions that are ready to be
3790          * assigned to a txg.
3791          */
3792         anon_size = MAX((int64_t)(arc_anon->arcs_size - arc_loaned_bytes), 0);
3793
3794         /*
3795          * Writes will, almost always, require additional memory allocations
3796          * in order to compress/encrypt/etc the data.  We therefor need to
3797          * make sure that there is sufficient available memory for this.
3798          */
3799         if (error = arc_memory_throttle(reserve, anon_size, txg))
3800                 return (error);
3801
3802         /*
3803          * Throttle writes when the amount of dirty data in the cache
3804          * gets too large.  We try to keep the cache less than half full
3805          * of dirty blocks so that our sync times don't grow too large.
3806          * Note: if two requests come in concurrently, we might let them
3807          * both succeed, when one of them should fail.  Not a huge deal.
3808          */
3809
3810         if (reserve + arc_tempreserve + anon_size > arc_c / 2 &&
3811             anon_size > arc_c / 4) {
3812                 dprintf("failing, arc_tempreserve=%lluK anon_meta=%lluK "
3813                     "anon_data=%lluK tempreserve=%lluK arc_c=%lluK\n",
3814                     arc_tempreserve>>10,
3815                     arc_anon->arcs_lsize[ARC_BUFC_METADATA]>>10,
3816                     arc_anon->arcs_lsize[ARC_BUFC_DATA]>>10,
3817                     reserve>>10, arc_c>>10);
3818                 return (ERESTART);
3819         }
3820         atomic_add_64(&arc_tempreserve, reserve);
3821         return (0);
3822 }
3823
3824 static kmutex_t arc_lowmem_lock;
3825 #ifdef _KERNEL
3826 static eventhandler_tag arc_event_lowmem = NULL;
3827
3828 static void
3829 arc_lowmem(void *arg __unused, int howto __unused)
3830 {
3831
3832         /* Serialize access via arc_lowmem_lock. */
3833         mutex_enter(&arc_lowmem_lock);
3834         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
3835         needfree = 1;
3836         cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
3837
3838         /*
3839          * It is unsafe to block here in arbitrary threads, because we can come
3840          * here from ARC itself and may hold ARC locks and thus risk a deadlock
3841          * with ARC reclaim thread.
3842          */
3843         if (curproc == pageproc) {
3844                 while (needfree)
3845                         msleep(&needfree, &arc_reclaim_thr_lock, 0, "zfs:lowmem", 0);
3846         }
3847         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
3848         mutex_exit(&arc_lowmem_lock);
3849 }
3850 #endif
3851
3852 void
3853 arc_init(void)
3854 {
3855         int i, prefetch_tunable_set = 0;
3856
3857         mutex_init(&arc_reclaim_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3858         cv_init(&arc_reclaim_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
3859         mutex_init(&arc_lowmem_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3860
3861         /* Convert seconds to clock ticks */
3862         arc_min_prefetch_lifespan = 1 * hz;
3863
3864         /* Start out with 1/8 of all memory */
3865         arc_c = kmem_size() / 8;
3866
3867 #ifdef sun
3868 #ifdef _KERNEL
3869         /*
3870          * On architectures where the physical memory can be larger
3871          * than the addressable space (intel in 32-bit mode), we may
3872          * need to limit the cache to 1/8 of VM size.
3873          */
3874         arc_c = MIN(arc_c, vmem_size(heap_arena, VMEM_ALLOC | VMEM_FREE) / 8);
3875 #endif
3876 #endif  /* sun */
3877         /* set min cache to 1/32 of all memory, or 16MB, whichever is more */
3878         arc_c_min = MAX(arc_c / 4, 64<<18);
3879         /* set max to 1/2 of all memory, or all but 1GB, whichever is more */
3880         if (arc_c * 8 >= 1<<30)
3881                 arc_c_max = (arc_c * 8) - (1<<30);
3882         else
3883                 arc_c_max = arc_c_min;
3884         arc_c_max = MAX(arc_c * 5, arc_c_max);
3885
3886 #ifdef _KERNEL
3887         /*
3888          * Allow the tunables to override our calculations if they are
3889          * reasonable (ie. over 16MB)
3890          */
3891         if (zfs_arc_max > 64<<18 && zfs_arc_max < kmem_size())
3892                 arc_c_max = zfs_arc_max;
3893         if (zfs_arc_min > 64<<18 && zfs_arc_min <= arc_c_max)
3894                 arc_c_min = zfs_arc_min;
3895 #endif
3896
3897         arc_c = arc_c_max;
3898         arc_p = (arc_c >> 1);
3899
3900         /* limit meta-data to 1/4 of the arc capacity */
3901         arc_meta_limit = arc_c_max / 4;
3902
3903         /* Allow the tunable to override if it is reasonable */
3904         if (zfs_arc_meta_limit > 0 && zfs_arc_meta_limit <= arc_c_max)
3905                 arc_meta_limit = zfs_arc_meta_limit;
3906
3907         if (arc_c_min < arc_meta_limit / 2 && zfs_arc_min == 0)
3908                 arc_c_min = arc_meta_limit / 2;
3909
3910         if (zfs_arc_grow_retry > 0)
3911                 arc_grow_retry = zfs_arc_grow_retry;
3912
3913         if (zfs_arc_shrink_shift > 0)
3914                 arc_shrink_shift = zfs_arc_shrink_shift;
3915
3916         if (zfs_arc_p_min_shift > 0)
3917                 arc_p_min_shift = zfs_arc_p_min_shift;
3918
3919         /* if kmem_flags are set, lets try to use less memory */
3920         if (kmem_debugging())
3921                 arc_c = arc_c / 2;
3922         if (arc_c < arc_c_min)
3923                 arc_c = arc_c_min;
3924
3925         zfs_arc_min = arc_c_min;
3926         zfs_arc_max = arc_c_max;
3927
3928         arc_anon = &ARC_anon;
3929         arc_mru = &ARC_mru;
3930         arc_mru_ghost = &ARC_mru_ghost;
3931         arc_mfu = &ARC_mfu;
3932         arc_mfu_ghost = &ARC_mfu_ghost;
3933         arc_l2c_only = &ARC_l2c_only;
3934         arc_size = 0;
3935
3936         for (i = 0; i < ARC_BUFC_NUMLISTS; i++) {
3937                 mutex_init(&arc_anon->arcs_locks[i].arcs_lock,
3938                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3939                 mutex_init(&arc_mru->arcs_locks[i].arcs_lock,
3940                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3941                 mutex_init(&arc_mru_ghost->arcs_locks[i].arcs_lock,
3942                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3943                 mutex_init(&arc_mfu->arcs_locks[i].arcs_lock,
3944                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3945                 mutex_init(&arc_mfu_ghost->arcs_locks[i].arcs_lock,
3946                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3947                 mutex_init(&arc_l2c_only->arcs_locks[i].arcs_lock,
3948                     NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3949
3950                 list_create(&arc_mru->arcs_lists[i],
3951                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3952                 list_create(&arc_mru_ghost->arcs_lists[i],
3953                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3954                 list_create(&arc_mfu->arcs_lists[i],
3955                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3956                 list_create(&arc_mfu_ghost->arcs_lists[i],
3957                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3958                 list_create(&arc_mfu_ghost->arcs_lists[i],
3959                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3960                 list_create(&arc_l2c_only->arcs_lists[i],
3961                     sizeof (arc_buf_hdr_t), offsetof(arc_buf_hdr_t, b_arc_node));
3962         }
3963
3964         buf_init();
3965
3966         arc_thread_exit = 0;
3967         arc_eviction_list = NULL;
3968         mutex_init(&arc_eviction_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3969         bzero(&arc_eviction_hdr, sizeof (arc_buf_hdr_t));
3970
3971         arc_ksp = kstat_create("zfs", 0, "arcstats", "misc", KSTAT_TYPE_NAMED,
3972             sizeof (arc_stats) / sizeof (kstat_named_t), KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
3973
3974         if (arc_ksp != NULL) {
3975                 arc_ksp->ks_data = &arc_stats;
3976                 kstat_install(arc_ksp);
3977         }
3978
3979         (void) thread_create(NULL, 0, arc_reclaim_thread, NULL, 0, &p0,
3980             TS_RUN, minclsyspri);
3981
3982 #ifdef _KERNEL
3983         arc_event_lowmem = EVENTHANDLER_REGISTER(vm_lowmem, arc_lowmem, NULL,
3984             EVENTHANDLER_PRI_FIRST);
3985 #endif
3986
3987         arc_dead = FALSE;
3988         arc_warm = B_FALSE;
3989
3990         if (zfs_write_limit_max == 0)
3991                 zfs_write_limit_max = ptob(physmem) >> zfs_write_limit_shift;
3992         else
3993                 zfs_write_limit_shift = 0;
3994         mutex_init(&zfs_write_limit_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
3995
3996 #ifdef _KERNEL
3997         if (TUNABLE_INT_FETCH("vfs.zfs.prefetch_disable", &zfs_prefetch_disable))
3998                 prefetch_tunable_set = 1;
3999
4000 #ifdef __i386__
4001         if (prefetch_tunable_set == 0) {
4002                 printf("ZFS NOTICE: Prefetch is disabled by default on i386 "
4003                     "-- to enable,\n");
4004                 printf("            add \"vfs.zfs.prefetch_disable=0\" "
4005                     "to /boot/loader.conf.\n");
4006                 zfs_prefetch_disable = 1;
4007         }
4008 #else
4009         if ((((uint64_t)physmem * PAGESIZE) < (1ULL << 32)) &&
4010             prefetch_tunable_set == 0) {
4011                 printf("ZFS NOTICE: Prefetch is disabled by default if less "
4012                     "than 4GB of RAM is present;\n"
4013                     "            to enable, add \"vfs.zfs.prefetch_disable=0\" "
4014                     "to /boot/loader.conf.\n");
4015                 zfs_prefetch_disable = 1;
4016         }
4017 #endif
4018         /* Warn about ZFS memory and address space requirements. */
4019         if (((uint64_t)physmem * PAGESIZE) < (256 + 128 + 64) * (1 << 20)) {
4020                 printf("ZFS WARNING: Recommended minimum RAM size is 512MB; "
4021                     "expect unstable behavior.\n");
4022         }
4023         if (kmem_size() < 512 * (1 << 20)) {
4024                 printf("ZFS WARNING: Recommended minimum kmem_size is 512MB; "
4025                     "expect unstable behavior.\n");
4026                 printf("             Consider tuning vm.kmem_size and "
4027                     "vm.kmem_size_max\n");
4028                 printf("             in /boot/loader.conf.\n");
4029         }
4030 #endif
4031 }
4032
4033 void
4034 arc_fini(void)
4035 {
4036         int i;
4037
4038         mutex_enter(&arc_reclaim_thr_lock);
4039         arc_thread_exit = 1;
4040         cv_signal(&arc_reclaim_thr_cv);
4041         while (arc_thread_exit != 0)
4042                 cv_wait(&arc_reclaim_thr_cv, &arc_reclaim_thr_lock);
4043         mutex_exit(&arc_reclaim_thr_lock);
4044
4045         arc_flush(NULL);
4046
4047         arc_dead = TRUE;
4048
4049         if (arc_ksp != NULL) {
4050                 kstat_delete(arc_ksp);
4051                 arc_ksp = NULL;
4052         }
4053
4054         mutex_destroy(&arc_eviction_mtx);
4055         mutex_destroy(&arc_reclaim_thr_lock);
4056         cv_destroy(&arc_reclaim_thr_cv);
4057
4058         for (i = 0; i < ARC_BUFC_NUMLISTS; i++) {
4059                 list_destroy(&arc_mru->arcs_lists[i]);
4060                 list_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_lists[i]);
4061                 list_destroy(&arc_mfu->arcs_lists[i]);
4062                 list_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_lists[i]);
4063                 list_destroy(&arc_l2c_only->arcs_lists[i]);
4064
4065                 mutex_destroy(&arc_anon->arcs_locks[i].arcs_lock);
4066                 mutex_destroy(&arc_mru->arcs_locks[i].arcs_lock);
4067                 mutex_destroy(&arc_mru_ghost->arcs_locks[i].arcs_lock);
4068                 mutex_destroy(&arc_mfu->arcs_locks[i].arcs_lock);
4069                 mutex_destroy(&arc_mfu_ghost->arcs_locks[i].arcs_lock);
4070                 mutex_destroy(&arc_l2c_only->arcs_locks[i].arcs_lock);
4071         }
4072
4073         mutex_destroy(&zfs_write_limit_lock);
4074
4075         buf_fini();
4076
4077         ASSERT(arc_loaned_bytes == 0);
4078
4079         mutex_destroy(&arc_lowmem_lock);
4080 #ifdef _KERNEL
4081         if (arc_event_lowmem != NULL)
4082                 EVENTHANDLER_DEREGISTER(vm_lowmem, arc_event_lowmem);
4083 #endif
4084 }
4085
4086 /*
4087  * Level 2 ARC
4088  *
4089  * The level 2 ARC (L2ARC) is a cache layer in-between main memory and disk.
4090  * It uses dedicated storage devices to hold cached data, which are populated
4091  * using large infrequent writes.  The main role of this cache is to boost
4092  * the performance of random read workloads.  The intended L2ARC devices
4093  * include short-stroked disks, solid state disks, and other media with
4094  * substantially faster read latency than disk.
4095  *
4096  *                 +-----------------------+
4097  *                 |         ARC           |
4098  *                 +-----------------------+
4099  *                    |         ^     ^
4100  *                    |         |     |
4101  *      l2arc_feed_thread()    arc_read()
4102  *                    |         |     |
4103  *                    |  l2arc read   |
4104  *                    V         |     |
4105  *               +---------------+    |
4106  *               |     L2ARC     |    |
4107  *               +---------------+    |
4108  *                   |    ^           |
4109  *          l2arc_write() |           |
4110  *                   |    |           |
4111  *                   V    |           |
4112  *                 +-------+      +-------+
4113  *                 | vdev  |      | vdev  |
4114  *                 | cache |      | cache |
4115  *                 +-------+      +-------+
4116  *                 +=========+     .-----.
4117  *                 :  L2ARC  :    |-_____-|
4118  *                 : devices :    | Disks |
4119  *                 +=========+    `-_____-'
4120  *
4121  * Read requests are satisfied from the following sources, in order:
4122  *
4123  *      1) ARC
4124  *      2) vdev cache of L2ARC devices
4125  *      3) L2ARC devices
4126  *      4) vdev cache of disks
4127  *      5) disks
4128  *
4129  * Some L2ARC device types exhibit extremely slow write performance.
4130  * To accommodate for this there are some significant differences between
4131  * the L2ARC and traditional cache design:
4132  *
4133  * 1. There is no eviction path from the ARC to the L2ARC.  Evictions from
4134  * the ARC behave as usual, freeing buffers and placing headers on ghost
4135  * lists.  The ARC does not send buffers to the L2ARC during eviction as
4136  * this would add inflated write latencies for all ARC memory pressure.
4137  *
4138  * 2. The L2ARC attempts to cache data from the ARC before it is evicted.
4139  * It does this by periodically scanning buffers from the eviction-end of
4140  * the MFU and MRU ARC lists, copying them to the L2ARC devices if they are
4141  * not already there.  It scans until a headroom of buffers is satisfied,
4142  * which itself is a buffer for ARC eviction.  The thread that does this is
4143  * l2arc_feed_thread(), illustrated below; example sizes are included to
4144  * provide a better sense of ratio than this diagram:
4145  *
4146  *             head -->                        tail
4147  *              +---------------------+----------+
4148  *      ARC_mfu |:::::#:::::::::::::::|o#o###o###|-->.   # already on L2ARC
4149  *              +---------------------+----------+   |   o L2ARC eligible
4150  *      ARC_mru |:#:::::::::::::::::::|#o#ooo####|-->|   : ARC buffer
4151  *              +---------------------+----------+   |
4152  *                   15.9 Gbytes      ^ 32 Mbytes    |
4153  *                                 headroom          |
4154  *                                            l2arc_feed_thread()
4155  *                                                   |
4156  *                       l2arc write hand <--[oooo]--'
4157  *                               |           8 Mbyte
4158  *                               |          write max
4159  *                               V
4160  *                +==============================+
4161  *      L2ARC dev |####|#|###|###|    |####| ... |
4162  *                +==============================+
4163  *                           32 Gbytes
4164  *
4165  * 3. If an ARC buffer is copied to the L2ARC but then hit instead of
4166  * evicted, then the L2ARC has cached a buffer much sooner than it probably
4167  * needed to, potentially wasting L2ARC device bandwidth and storage.  It is
4168  * safe to say that this is an uncommon case, since buffers at the end of
4169  * the ARC lists have moved there due to inactivity.
4170  *
4171  * 4. If the ARC evicts faster than the L2ARC can maintain a headroom,
4172  * then the L2ARC simply misses copying some buffers.  This serves as a
4173  * pressure valve to prevent heavy read workloads from both stalling the ARC
4174  * with waits and clogging the L2ARC with writes.  This also helps prevent
4175  * the potential for the L2ARC to churn if it attempts to cache content too
4176  * quickly, such as during backups of the entire pool.
4177  *
4178  * 5. After system boot and before the ARC has filled main memory, there are
4179  * no evictions from the ARC and so the tails of the ARC_mfu and ARC_mru
4180  * lists can remain mostly static.  Instead of searching from tail of these
4181  * lists as pictured, the l2arc_feed_thread() will search from the list heads
4182  * for eligible buffers, greatly increasing its chance of finding them.
4183  *
4184  * The L2ARC device write speed is also boosted during this time so that
4185  * the L2ARC warms up faster.  Since there have been no ARC evictions yet,
4186  * there are no L2ARC reads, and no fear of degrading read performance
4187  * through increased writes.
4188  *
4189  * 6. Writes to the L2ARC devices are grouped and sent in-sequence, so that
4190  * the vdev queue can aggregate them into larger and fewer writes.  Each
4191  * device is written to in a rotor fashion, sweeping writes through
4192  * available space then repeating.
4193  *
4194  * 7. The L2ARC does not store dirty content.  It never needs to flush
4195  * write buffers back to disk based storage.
4196  *
4197  * 8. If an ARC buffer is written (and dirtied) which also exists in the
4198  * L2ARC, the now stale L2ARC buffer is immediately dropped.
4199  *
4200  * The performance of the L2ARC can be tweaked by a number of tunables, which
4201  * may be necessary for different workloads:
4202  *
4203  *      l2arc_write_max         max write bytes per interval
4204  *      l2arc_write_boost       extra write bytes during device warmup
4205  *      l2arc_noprefetch        skip caching prefetched buffers
4206  *      l2arc_headroom          number of max device writes to precache
4207  *      l2arc_feed_secs         seconds between L2ARC writing
4208  *
4209  * Tunables may be removed or added as future performance improvements are
4210  * integrated, and also may become zpool properties.
4211  *
4212  * There are three key functions that control how the L2ARC warms up:
4213  *
4214  *      l2arc_write_eligible()  check if a buffer is eligible to cache
4215  *      l2arc_write_size()      calculate how much to write
4216  *      l2arc_write_interval()  calculate sleep delay between writes
4217  *
4218  * These three functions determine what to write, how much, and how quickly
4219  * to send writes.
4220  */
4221
4222 static boolean_t
4223 l2arc_write_eligible(uint64_t spa_guid, arc_buf_hdr_t *ab)
4224 {
4225         /*
4226          * A buffer is *not* eligible for the L2ARC if it:
4227          * 1. belongs to a different spa.
4228          * 2. is already cached on the L2ARC.
4229          * 3. has an I/O in progress (it may be an incomplete read).
4230          * 4. is flagged not eligible (zfs property).
4231          */
4232         if (ab->b_spa != spa_guid) {
4233                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_spa_mismatch);
4234                 return (B_FALSE);
4235         }
4236         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
4237                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_in_l2);
4238                 return (B_FALSE);
4239         }
4240         if (HDR_IO_IN_PROGRESS(ab)) {
4241                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_hdr_io_in_progress);
4242                 return (B_FALSE);
4243         }
4244         if (!HDR_L2CACHE(ab)) {
4245                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_not_cacheable);
4246                 return (B_FALSE);
4247         }
4248
4249         return (B_TRUE);
4250 }
4251
4252 static uint64_t
4253 l2arc_write_size(l2arc_dev_t *dev)
4254 {
4255         uint64_t size;
4256
4257         size = dev->l2ad_write;
4258
4259         if (arc_warm == B_FALSE)
4260                 size += dev->l2ad_boost;
4261
4262         return (size);
4263
4264 }
4265
4266 static clock_t
4267 l2arc_write_interval(clock_t began, uint64_t wanted, uint64_t wrote)
4268 {
4269         clock_t interval, next, now;
4270
4271         /*
4272          * If the ARC lists are busy, increase our write rate; if the
4273          * lists are stale, idle back.  This is achieved by checking
4274          * how much we previously wrote - if it was more than half of
4275          * what we wanted, schedule the next write much sooner.
4276          */
4277         if (l2arc_feed_again && wrote > (wanted / 2))
4278                 interval = (hz * l2arc_feed_min_ms) / 1000;
4279         else
4280                 interval = hz * l2arc_feed_secs;
4281
4282         now = ddi_get_lbolt();
4283         next = MAX(now, MIN(now + interval, began + interval));
4284
4285         return (next);
4286 }
4287
4288 static void
4289 l2arc_hdr_stat_add(void)
4290 {
4291         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, HDR_SIZE + L2HDR_SIZE);
4292         ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, -HDR_SIZE);
4293 }
4294
4295 static void
4296 l2arc_hdr_stat_remove(void)
4297 {
4298         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_hdr_size, -(HDR_SIZE + L2HDR_SIZE));
4299         ARCSTAT_INCR(arcstat_hdr_size, HDR_SIZE);
4300 }
4301
4302 /*
4303  * Cycle through L2ARC devices.  This is how L2ARC load balances.
4304  * If a device is returned, this also returns holding the spa config lock.
4305  */
4306 static l2arc_dev_t *
4307 l2arc_dev_get_next(void)
4308 {
4309         l2arc_dev_t *first, *next = NULL;
4310
4311         /*
4312          * Lock out the removal of spas (spa_namespace_lock), then removal
4313          * of cache devices (l2arc_dev_mtx).  Once a device has been selected,
4314          * both locks will be dropped and a spa config lock held instead.
4315          */
4316         mutex_enter(&spa_namespace_lock);
4317         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4318
4319         /* if there are no vdevs, there is nothing to do */
4320         if (l2arc_ndev == 0)
4321                 goto out;
4322
4323         first = NULL;
4324         next = l2arc_dev_last;
4325         do {
4326                 /* loop around the list looking for a non-faulted vdev */
4327                 if (next == NULL) {
4328                         next = list_head(l2arc_dev_list);
4329                 } else {
4330                         next = list_next(l2arc_dev_list, next);
4331                         if (next == NULL)
4332                                 next = list_head(l2arc_dev_list);
4333                 }
4334
4335                 /* if we have come back to the start, bail out */
4336                 if (first == NULL)
4337                         first = next;
4338                 else if (next == first)
4339                         break;
4340
4341         } while (vdev_is_dead(next->l2ad_vdev));
4342
4343         /* if we were unable to find any usable vdevs, return NULL */
4344         if (vdev_is_dead(next->l2ad_vdev))
4345                 next = NULL;
4346
4347         l2arc_dev_last = next;
4348
4349 out:
4350         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4351
4352         /*
4353          * Grab the config lock to prevent the 'next' device from being
4354          * removed while we are writing to it.
4355          */
4356         if (next != NULL)
4357                 spa_config_enter(next->l2ad_spa, SCL_L2ARC, next, RW_READER);
4358         mutex_exit(&spa_namespace_lock);
4359
4360         return (next);
4361 }
4362
4363 /*
4364  * Free buffers that were tagged for destruction.
4365  */
4366 static void
4367 l2arc_do_free_on_write()
4368 {
4369         list_t *buflist;
4370         l2arc_data_free_t *df, *df_prev;
4371
4372         mutex_enter(&l2arc_free_on_write_mtx);
4373         buflist = l2arc_free_on_write;
4374
4375         for (df = list_tail(buflist); df; df = df_prev) {
4376                 df_prev = list_prev(buflist, df);
4377                 ASSERT(df->l2df_data != NULL);
4378                 ASSERT(df->l2df_func != NULL);
4379                 df->l2df_func(df->l2df_data, df->l2df_size);
4380                 list_remove(buflist, df);
4381                 kmem_free(df, sizeof (l2arc_data_free_t));
4382         }
4383
4384         mutex_exit(&l2arc_free_on_write_mtx);
4385 }
4386
4387 /*
4388  * A write to a cache device has completed.  Update all headers to allow
4389  * reads from these buffers to begin.
4390  */
4391 static void
4392 l2arc_write_done(zio_t *zio)
4393 {
4394         l2arc_write_callback_t *cb;
4395         l2arc_dev_t *dev;
4396         list_t *buflist;
4397         arc_buf_hdr_t *head, *ab, *ab_prev;
4398         l2arc_buf_hdr_t *abl2;
4399         kmutex_t *hash_lock;
4400
4401         cb = zio->io_private;
4402         ASSERT(cb != NULL);
4403         dev = cb->l2wcb_dev;
4404         ASSERT(dev != NULL);
4405         head = cb->l2wcb_head;
4406         ASSERT(head != NULL);
4407         buflist = dev->l2ad_buflist;
4408         ASSERT(buflist != NULL);
4409         DTRACE_PROBE2(l2arc__iodone, zio_t *, zio,
4410             l2arc_write_callback_t *, cb);
4411
4412         if (zio->io_error != 0)
4413                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_error);
4414
4415         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4416
4417         /*
4418          * All writes completed, or an error was hit.
4419          */
4420         for (ab = list_prev(buflist, head); ab; ab = ab_prev) {
4421                 ab_prev = list_prev(buflist, ab);
4422
4423                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4424                 if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
4425                         /*
4426                          * This buffer misses out.  It may be in a stage
4427                          * of eviction.  Its ARC_L2_WRITING flag will be
4428                          * left set, denying reads to this buffer.
4429                          */
4430                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_hdr_miss);
4431                         continue;
4432                 }
4433
4434                 if (zio->io_error != 0) {
4435                         /*
4436                          * Error - drop L2ARC entry.
4437                          */
4438                         list_remove(buflist, ab);
4439                         abl2 = ab->b_l2hdr;
4440                         ab->b_l2hdr = NULL;
4441                         kmem_free(abl2, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
4442                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -ab->b_size);
4443                 }
4444
4445                 /*
4446                  * Allow ARC to begin reads to this L2ARC entry.
4447                  */
4448                 ab->b_flags &= ~ARC_L2_WRITING;
4449
4450                 mutex_exit(hash_lock);
4451         }
4452
4453         atomic_inc_64(&l2arc_writes_done);
4454         list_remove(buflist, head);
4455         kmem_cache_free(hdr_cache, head);
4456         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4457
4458         l2arc_do_free_on_write();
4459
4460         kmem_free(cb, sizeof (l2arc_write_callback_t));
4461 }
4462
4463 /*
4464  * A read to a cache device completed.  Validate buffer contents before
4465  * handing over to the regular ARC routines.
4466  */
4467 static void
4468 l2arc_read_done(zio_t *zio)
4469 {
4470         l2arc_read_callback_t *cb;
4471         arc_buf_hdr_t *hdr;
4472         arc_buf_t *buf;
4473         kmutex_t *hash_lock;
4474         int equal;
4475
4476         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
4477         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE);
4478
4479         spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_L2ARC, zio->io_vd);
4480
4481         cb = zio->io_private;
4482         ASSERT(cb != NULL);
4483         buf = cb->l2rcb_buf;
4484         ASSERT(buf != NULL);
4485
4486         hash_lock = HDR_LOCK(buf->b_hdr);
4487         mutex_enter(hash_lock);
4488         hdr = buf->b_hdr;
4489         ASSERT3P(hash_lock, ==, HDR_LOCK(hdr));
4490
4491         /*
4492          * Check this survived the L2ARC journey.
4493          */
4494         equal = arc_cksum_equal(buf);
4495         if (equal && zio->io_error == 0 && !HDR_L2_EVICTED(hdr)) {
4496                 mutex_exit(hash_lock);
4497                 zio->io_private = buf;
4498                 zio->io_bp_copy = cb->l2rcb_bp; /* XXX fix in L2ARC 2.0 */
4499                 zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* XXX fix in L2ARC 2.0 */
4500                 arc_read_done(zio);
4501         } else {
4502                 mutex_exit(hash_lock);
4503                 /*
4504                  * Buffer didn't survive caching.  Increment stats and
4505                  * reissue to the original storage device.
4506                  */
4507                 if (zio->io_error != 0) {
4508                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_io_error);
4509                 } else {
4510                         zio->io_error = EIO;
4511                 }
4512                 if (!equal)
4513                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_cksum_bad);
4514
4515                 /*
4516                  * If there's no waiter, issue an async i/o to the primary
4517                  * storage now.  If there *is* a waiter, the caller must
4518                  * issue the i/o in a context where it's OK to block.
4519                  */
4520                 if (zio->io_waiter == NULL) {
4521                         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
4522
4523                         ASSERT(!pio || pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4524
4525                         zio_nowait(zio_read(pio, cb->l2rcb_spa, &cb->l2rcb_bp,
4526                             buf->b_data, zio->io_size, arc_read_done, buf,
4527                             zio->io_priority, cb->l2rcb_flags, &cb->l2rcb_zb));
4528                 }
4529         }
4530
4531         kmem_free(cb, sizeof (l2arc_read_callback_t));
4532 }
4533
4534 /*
4535  * This is the list priority from which the L2ARC will search for pages to
4536  * cache.  This is used within loops (0..3) to cycle through lists in the
4537  * desired order.  This order can have a significant effect on cache
4538  * performance.
4539  *
4540  * Currently the metadata lists are hit first, MFU then MRU, followed by
4541  * the data lists.  This function returns a locked list, and also returns
4542  * the lock pointer.
4543  */
4544 static list_t *
4545 l2arc_list_locked(int list_num, kmutex_t **lock)
4546 {
4547         list_t *list;
4548         int idx;
4549
4550         ASSERT(list_num >= 0 && list_num < 2 * ARC_BUFC_NUMLISTS);
4551
4552         if (list_num < ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS) {
4553                 idx = list_num;
4554                 list = &arc_mfu->arcs_lists[idx];
4555                 *lock = ARCS_LOCK(arc_mfu, idx);
4556         } else if (list_num < ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS * 2) {
4557                 idx = list_num - ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
4558                 list = &arc_mru->arcs_lists[idx];
4559                 *lock = ARCS_LOCK(arc_mru, idx);
4560         } else if (list_num < (ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS * 2 +
4561                 ARC_BUFC_NUMDATALISTS)) {
4562                 idx = list_num - ARC_BUFC_NUMMETADATALISTS;
4563                 list = &arc_mfu->arcs_lists[idx];
4564                 *lock = ARCS_LOCK(arc_mfu, idx);
4565         } else {
4566                 idx = list_num - ARC_BUFC_NUMLISTS;
4567                 list = &arc_mru->arcs_lists[idx];
4568                 *lock = ARCS_LOCK(arc_mru, idx);
4569         }
4570
4571         ASSERT(!(MUTEX_HELD(*lock)));
4572         mutex_enter(*lock);
4573         return (list);
4574 }
4575
4576 /*
4577  * Evict buffers from the device write hand to the distance specified in
4578  * bytes.  This distance may span populated buffers, it may span nothing.
4579  * This is clearing a region on the L2ARC device ready for writing.
4580  * If the 'all' boolean is set, every buffer is evicted.
4581  */
4582 static void
4583 l2arc_evict(l2arc_dev_t *dev, uint64_t distance, boolean_t all)
4584 {
4585         list_t *buflist;
4586         l2arc_buf_hdr_t *abl2;
4587         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev;
4588         kmutex_t *hash_lock;
4589         uint64_t taddr;
4590
4591         buflist = dev->l2ad_buflist;
4592
4593         if (buflist == NULL)
4594                 return;
4595
4596         if (!all && dev->l2ad_first) {
4597                 /*
4598                  * This is the first sweep through the device.  There is
4599                  * nothing to evict.
4600                  */
4601                 return;
4602         }
4603
4604         if (dev->l2ad_hand >= (dev->l2ad_end - (2 * distance))) {
4605                 /*
4606                  * When nearing the end of the device, evict to the end
4607                  * before the device write hand jumps to the start.
4608                  */
4609                 taddr = dev->l2ad_end;
4610         } else {
4611                 taddr = dev->l2ad_hand + distance;
4612         }
4613         DTRACE_PROBE4(l2arc__evict, l2arc_dev_t *, dev, list_t *, buflist,
4614             uint64_t, taddr, boolean_t, all);
4615
4616 top:
4617         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4618         for (ab = list_tail(buflist); ab; ab = ab_prev) {
4619                 ab_prev = list_prev(buflist, ab);
4620
4621                 hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4622                 if (!mutex_tryenter(hash_lock)) {
4623                         /*
4624                          * Missed the hash lock.  Retry.
4625                          */
4626                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_evict_lock_retry);
4627                         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4628                         mutex_enter(hash_lock);
4629                         mutex_exit(hash_lock);
4630                         goto top;
4631                 }
4632
4633                 if (HDR_L2_WRITE_HEAD(ab)) {
4634                         /*
4635                          * We hit a write head node.  Leave it for
4636                          * l2arc_write_done().
4637                          */
4638                         list_remove(buflist, ab);
4639                         mutex_exit(hash_lock);
4640                         continue;
4641                 }
4642
4643                 if (!all && ab->b_l2hdr != NULL &&
4644                     (ab->b_l2hdr->b_daddr > taddr ||
4645                     ab->b_l2hdr->b_daddr < dev->l2ad_hand)) {
4646                         /*
4647                          * We've evicted to the target address,
4648                          * or the end of the device.
4649                          */
4650                         mutex_exit(hash_lock);
4651                         break;
4652                 }
4653
4654                 if (HDR_FREE_IN_PROGRESS(ab)) {
4655                         /*
4656                          * Already on the path to destruction.
4657                          */
4658                         mutex_exit(hash_lock);
4659                         continue;
4660                 }
4661
4662                 if (ab->b_state == arc_l2c_only) {
4663                         ASSERT(!HDR_L2_READING(ab));
4664                         /*
4665                          * This doesn't exist in the ARC.  Destroy.
4666                          * arc_hdr_destroy() will call list_remove()
4667                          * and decrement arcstat_l2_size.
4668                          */
4669                         arc_change_state(arc_anon, ab, hash_lock);
4670                         arc_hdr_destroy(ab);
4671                 } else {
4672                         /*
4673                          * Invalidate issued or about to be issued
4674                          * reads, since we may be about to write
4675                          * over this location.
4676                          */
4677                         if (HDR_L2_READING(ab)) {
4678                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_evict_reading);
4679                                 ab->b_flags |= ARC_L2_EVICTED;
4680                         }
4681
4682                         /*
4683                          * Tell ARC this no longer exists in L2ARC.
4684                          */
4685                         if (ab->b_l2hdr != NULL) {
4686                                 abl2 = ab->b_l2hdr;
4687                                 ab->b_l2hdr = NULL;
4688                                 kmem_free(abl2, sizeof (l2arc_buf_hdr_t));
4689                                 ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, -ab->b_size);
4690                         }
4691                         list_remove(buflist, ab);
4692
4693                         /*
4694                          * This may have been leftover after a
4695                          * failed write.
4696                          */
4697                         ab->b_flags &= ~ARC_L2_WRITING;
4698                 }
4699                 mutex_exit(hash_lock);
4700         }
4701         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4702
4703         vdev_space_update(dev->l2ad_vdev, -(taddr - dev->l2ad_evict), 0, 0);
4704         dev->l2ad_evict = taddr;
4705 }
4706
4707 /*
4708  * Find and write ARC buffers to the L2ARC device.
4709  *
4710  * An ARC_L2_WRITING flag is set so that the L2ARC buffers are not valid
4711  * for reading until they have completed writing.
4712  */
4713 static uint64_t
4714 l2arc_write_buffers(spa_t *spa, l2arc_dev_t *dev, uint64_t target_sz)
4715 {
4716         arc_buf_hdr_t *ab, *ab_prev, *head;
4717         l2arc_buf_hdr_t *hdrl2;
4718         list_t *list;
4719         uint64_t passed_sz, write_sz, buf_sz, headroom;
4720         void *buf_data;
4721         kmutex_t *hash_lock, *list_lock;
4722         boolean_t have_lock, full;
4723         l2arc_write_callback_t *cb;
4724         zio_t *pio, *wzio;
4725         uint64_t guid = spa_load_guid(spa);
4726         int try;
4727
4728         ASSERT(dev->l2ad_vdev != NULL);
4729
4730         pio = NULL;
4731         write_sz = 0;
4732         full = B_FALSE;
4733         head = kmem_cache_alloc(hdr_cache, KM_PUSHPAGE);
4734         head->b_flags |= ARC_L2_WRITE_HEAD;
4735
4736         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_buffer_iter);
4737         /*
4738          * Copy buffers for L2ARC writing.
4739          */
4740         mutex_enter(&l2arc_buflist_mtx);
4741         for (try = 0; try < 2 * ARC_BUFC_NUMLISTS; try++) {
4742                 list = l2arc_list_locked(try, &list_lock);
4743                 passed_sz = 0;
4744                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_buffer_list_iter);
4745
4746                 /*
4747                  * L2ARC fast warmup.
4748                  *
4749                  * Until the ARC is warm and starts to evict, read from the
4750                  * head of the ARC lists rather than the tail.
4751                  */
4752                 headroom = target_sz * l2arc_headroom;
4753                 if (arc_warm == B_FALSE)
4754                         ab = list_head(list);
4755                 else
4756                         ab = list_tail(list);
4757                 if (ab == NULL)
4758                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_buffer_list_null_iter);
4759
4760                 for (; ab; ab = ab_prev) {
4761                         if (arc_warm == B_FALSE)
4762                                 ab_prev = list_next(list, ab);
4763                         else
4764                                 ab_prev = list_prev(list, ab);
4765                         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_write_buffer_bytes_scanned, ab->b_size);
4766
4767                         hash_lock = HDR_LOCK(ab);
4768                         have_lock = MUTEX_HELD(hash_lock);
4769                         if (!have_lock && !mutex_tryenter(hash_lock)) {
4770                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_trylock_fail);
4771                                 /*
4772                                  * Skip this buffer rather than waiting.
4773                                  */
4774                                 continue;
4775                         }
4776
4777                         passed_sz += ab->b_size;
4778                         if (passed_sz > headroom) {
4779                                 /*
4780                                  * Searched too far.
4781                                  */
4782                                 mutex_exit(hash_lock);
4783                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_passed_headroom);
4784                                 break;
4785                         }
4786
4787                         if (!l2arc_write_eligible(guid, ab)) {
4788                                 mutex_exit(hash_lock);
4789                                 continue;
4790                         }
4791
4792                         if ((write_sz + ab->b_size) > target_sz) {
4793                                 full = B_TRUE;
4794                                 mutex_exit(hash_lock);
4795                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_full);
4796                                 break;
4797                         }
4798
4799                         if (pio == NULL) {
4800                                 /*
4801                                  * Insert a dummy header on the buflist so
4802                                  * l2arc_write_done() can find where the
4803                                  * write buffers begin without searching.
4804                                  */
4805                                 list_insert_head(dev->l2ad_buflist, head);
4806
4807                                 cb = kmem_alloc(
4808                                     sizeof (l2arc_write_callback_t), KM_SLEEP);
4809                                 cb->l2wcb_dev = dev;
4810                                 cb->l2wcb_head = head;
4811                                 pio = zio_root(spa, l2arc_write_done, cb,
4812                                     ZIO_FLAG_CANFAIL);
4813                                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_write_pios);
4814                         }
4815
4816                         /*
4817                          * Create and add a new L2ARC header.
4818                          */
4819                         hdrl2 = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_buf_hdr_t), KM_SLEEP);
4820                         hdrl2->b_dev = dev;
4821                         hdrl2->b_daddr = dev->l2ad_hand;
4822
4823                         ab->b_flags |= ARC_L2_WRITING;
4824                         ab->b_l2hdr = hdrl2;
4825                         list_insert_head(dev->l2ad_buflist, ab);
4826                         buf_data = ab->b_buf->b_data;
4827                         buf_sz = ab->b_size;
4828
4829                         /*
4830                          * Compute and store the buffer cksum before
4831                          * writing.  On debug the cksum is verified first.
4832                          */
4833                         arc_cksum_verify(ab->b_buf);
4834                         arc_cksum_compute(ab->b_buf, B_TRUE);
4835
4836                         mutex_exit(hash_lock);
4837
4838                         wzio = zio_write_phys(pio, dev->l2ad_vdev,
4839                             dev->l2ad_hand, buf_sz, buf_data, ZIO_CHECKSUM_OFF,
4840                             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE,
4841                             ZIO_FLAG_CANFAIL, B_FALSE);
4842
4843                         DTRACE_PROBE2(l2arc__write, vdev_t *, dev->l2ad_vdev,
4844                             zio_t *, wzio);
4845                         (void) zio_nowait(wzio);
4846
4847                         /*
4848                          * Keep the clock hand suitably device-aligned.
4849                          */
4850                         buf_sz = vdev_psize_to_asize(dev->l2ad_vdev, buf_sz);
4851
4852                         write_sz += buf_sz;
4853                         dev->l2ad_hand += buf_sz;
4854                 }
4855
4856                 mutex_exit(list_lock);
4857
4858                 if (full == B_TRUE)
4859                         break;
4860         }
4861         mutex_exit(&l2arc_buflist_mtx);
4862
4863         if (pio == NULL) {
4864                 ASSERT0(write_sz);
4865                 kmem_cache_free(hdr_cache, head);
4866                 return (0);
4867         }
4868
4869         ASSERT3U(write_sz, <=, target_sz);
4870         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_writes_sent);
4871         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_write_bytes, write_sz);
4872         ARCSTAT_INCR(arcstat_l2_size, write_sz);
4873         vdev_space_update(dev->l2ad_vdev, write_sz, 0, 0);
4874
4875         /*
4876          * Bump device hand to the device start if it is approaching the end.
4877          * l2arc_evict() will already have evicted ahead for this case.
4878          */
4879         if (dev->l2ad_hand >= (dev->l2ad_end - target_sz)) {
4880                 vdev_space_update(dev->l2ad_vdev,
4881                     dev->l2ad_end - dev->l2ad_hand, 0, 0);
4882                 dev->l2ad_hand = dev->l2ad_start;
4883                 dev->l2ad_evict = dev->l2ad_start;
4884                 dev->l2ad_first = B_FALSE;
4885         }
4886
4887         dev->l2ad_writing = B_TRUE;
4888         (void) zio_wait(pio);
4889         dev->l2ad_writing = B_FALSE;
4890
4891         return (write_sz);
4892 }
4893
4894 /*
4895  * This thread feeds the L2ARC at regular intervals.  This is the beating
4896  * heart of the L2ARC.
4897  */
4898 static void
4899 l2arc_feed_thread(void *dummy __unused)
4900 {
4901         callb_cpr_t cpr;
4902         l2arc_dev_t *dev;
4903         spa_t *spa;
4904         uint64_t size, wrote;
4905         clock_t begin, next = ddi_get_lbolt();
4906
4907         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &l2arc_feed_thr_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
4908
4909         mutex_enter(&l2arc_feed_thr_lock);
4910
4911         while (l2arc_thread_exit == 0) {
4912                 CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
4913                 (void) cv_timedwait(&l2arc_feed_thr_cv, &l2arc_feed_thr_lock,
4914                     next - ddi_get_lbolt());
4915                 CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &l2arc_feed_thr_lock);
4916                 next = ddi_get_lbolt() + hz;
4917
4918                 /*
4919                  * Quick check for L2ARC devices.
4920                  */
4921                 mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4922                 if (l2arc_ndev == 0) {
4923                         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4924                         continue;
4925                 }
4926                 mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
4927                 begin = ddi_get_lbolt();
4928
4929                 /*
4930                  * This selects the next l2arc device to write to, and in
4931                  * doing so the next spa to feed from: dev->l2ad_spa.   This
4932                  * will return NULL if there are now no l2arc devices or if
4933                  * they are all faulted.
4934                  *
4935                  * If a device is returned, its spa's config lock is also
4936                  * held to prevent device removal.  l2arc_dev_get_next()
4937                  * will grab and release l2arc_dev_mtx.
4938                  */
4939                 if ((dev = l2arc_dev_get_next()) == NULL)
4940                         continue;
4941
4942                 spa = dev->l2ad_spa;
4943                 ASSERT(spa != NULL);
4944
4945                 /*
4946                  * If the pool is read-only then force the feed thread to
4947                  * sleep a little longer.
4948                  */
4949                 if (!spa_writeable(spa)) {
4950                         next = ddi_get_lbolt() + 5 * l2arc_feed_secs * hz;
4951                         spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
4952                         continue;
4953                 }
4954
4955                 /*
4956                  * Avoid contributing to memory pressure.
4957                  */
4958                 if (arc_reclaim_needed()) {
4959                         ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_abort_lowmem);
4960                         spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
4961                         continue;
4962                 }
4963
4964                 ARCSTAT_BUMP(arcstat_l2_feeds);
4965
4966                 size = l2arc_write_size(dev);
4967
4968                 /*
4969                  * Evict L2ARC buffers that will be overwritten.
4970                  */
4971                 l2arc_evict(dev, size, B_FALSE);
4972
4973                 /*
4974                  * Write ARC buffers.
4975                  */
4976                 wrote = l2arc_write_buffers(spa, dev, size);
4977
4978                 /*
4979                  * Calculate interval between writes.
4980                  */
4981                 next = l2arc_write_interval(begin, size, wrote);
4982                 spa_config_exit(spa, SCL_L2ARC, dev);
4983         }
4984
4985         l2arc_thread_exit = 0;
4986         cv_broadcast(&l2arc_feed_thr_cv);
4987         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);           /* drops l2arc_feed_thr_lock */
4988         thread_exit();
4989 }
4990
4991 boolean_t
4992 l2arc_vdev_present(vdev_t *vd)
4993 {
4994         l2arc_dev_t *dev;
4995
4996         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
4997         for (dev = list_head(l2arc_dev_list); dev != NULL;
4998             dev = list_next(l2arc_dev_list, dev)) {
4999                 if (dev->l2ad_vdev == vd)
5000                         break;
5001         }
5002         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
5003
5004         return (dev != NULL);
5005 }
5006
5007 /*
5008  * Add a vdev for use by the L2ARC.  By this point the spa has already
5009  * validated the vdev and opened it.
5010  */
5011 void
5012 l2arc_add_vdev(spa_t *spa, vdev_t *vd)
5013 {
5014         l2arc_dev_t *adddev;
5015
5016         ASSERT(!l2arc_vdev_present(vd));
5017
5018         /*
5019          * Create a new l2arc device entry.
5020          */
5021         adddev = kmem_zalloc(sizeof (l2arc_dev_t), KM_SLEEP);
5022         adddev->l2ad_spa = spa;
5023         adddev->l2ad_vdev = vd;
5024         adddev->l2ad_write = l2arc_write_max;
5025         adddev->l2ad_boost = l2arc_write_boost;
5026         adddev->l2ad_start = VDEV_LABEL_START_SIZE;
5027         adddev->l2ad_end = VDEV_LABEL_START_SIZE + vdev_get_min_asize(vd);
5028         adddev->l2ad_hand = adddev->l2ad_start;
5029         adddev->l2ad_evict = adddev->l2ad_start;
5030         adddev->l2ad_first = B_TRUE;
5031         adddev->l2ad_writing = B_FALSE;
5032         ASSERT3U(adddev->l2ad_write, >, 0);
5033
5034         /*
5035          * This is a list of all ARC buffers that are still valid on the
5036          * device.
5037          */
5038         adddev->l2ad_buflist = kmem_zalloc(sizeof (list_t), KM_SLEEP);
5039         list_create(adddev->l2ad_buflist, sizeof (arc_buf_hdr_t),
5040             offsetof(arc_buf_hdr_t, b_l2node));
5041
5042         vdev_space_update(vd, 0, 0, adddev->l2ad_end - adddev->l2ad_hand);
5043
5044         /*
5045          * Add device to global list
5046          */
5047         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
5048         list_insert_head(l2arc_dev_list, adddev);
5049         atomic_inc_64(&l2arc_ndev);
5050         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
5051 }
5052
5053 /*
5054  * Remove a vdev from the L2ARC.
5055  */
5056 void
5057 l2arc_remove_vdev(vdev_t *vd)
5058 {
5059         l2arc_dev_t *dev, *nextdev, *remdev = NULL;
5060
5061         /*
5062          * Find the device by vdev
5063          */
5064         mutex_enter(&l2arc_dev_mtx);
5065         for (dev = list_head(l2arc_dev_list); dev; dev = nextdev) {
5066                 nextdev = list_next(l2arc_dev_list, dev);
5067                 if (vd == dev->l2ad_vdev) {
5068                         remdev = dev;
5069                         break;
5070                 }
5071         }
5072         ASSERT(remdev != NULL);
5073
5074         /*
5075          * Remove device from global list
5076          */
5077         list_remove(l2arc_dev_list, remdev);
5078         l2arc_dev_last = NULL;          /* may have been invalidated */
5079         atomic_dec_64(&l2arc_ndev);
5080         mutex_exit(&l2arc_dev_mtx);
5081
5082         /*
5083          * Clear all buflists and ARC references.  L2ARC device flush.
5084          */
5085         l2arc_evict(remdev, 0, B_TRUE);
5086         list_destroy(remdev->l2ad_buflist);
5087         kmem_free(remdev->l2ad_buflist, sizeof (list_t));
5088         kmem_free(remdev, sizeof (l2arc_dev_t));
5089 }
5090
5091 void
5092 l2arc_init(void)
5093 {
5094         l2arc_thread_exit = 0;
5095         l2arc_ndev = 0;
5096         l2arc_writes_sent = 0;
5097         l2arc_writes_done = 0;
5098
5099         mutex_init(&l2arc_feed_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
5100         cv_init(&l2arc_feed_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
5101         mutex_init(&l2arc_dev_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
5102         mutex_init(&l2arc_buflist_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
5103         mutex_init(&l2arc_free_on_write_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
5104
5105         l2arc_dev_list = &L2ARC_dev_list;
5106         l2arc_free_on_write = &L2ARC_free_on_write;
5107         list_create(l2arc_dev_list, sizeof (l2arc_dev_t),
5108             offsetof(l2arc_dev_t, l2ad_node));
5109         list_create(l2arc_free_on_write, sizeof (l2arc_data_free_t),
5110             offsetof(l2arc_data_free_t, l2df_list_node));
5111 }
5112
5113 void
5114 l2arc_fini(void)
5115 {
5116         /*
5117          * This is called from dmu_fini(), which is called from spa_fini();
5118          * Because of this, we can assume that all l2arc devices have
5119          * already been removed when the pools themselves were removed.
5120          */
5121
5122         l2arc_do_free_on_write();
5123
5124         mutex_destroy(&l2arc_feed_thr_lock);
5125         cv_destroy(&l2arc_feed_thr_cv);
5126         mutex_destroy(&l2arc_dev_mtx);
5127         mutex_destroy(&l2arc_buflist_mtx);
5128         mutex_destroy(&l2arc_free_on_write_mtx);
5129
5130         list_destroy(l2arc_dev_list);
5131         list_destroy(l2arc_free_on_write);
5132 }
5133
5134 void
5135 l2arc_start(void)
5136 {
5137         if (!(spa_mode_global & FWRITE))
5138                 return;
5139
5140         (void) thread_create(NULL, 0, l2arc_feed_thread, NULL, 0, &p0,
5141             TS_RUN, minclsyspri);
5142 }
5143
5144 void
5145 l2arc_stop(void)
5146 {
5147         if (!(spa_mode_global & FWRITE))
5148                 return;
5149
5150         mutex_enter(&l2arc_feed_thr_lock);
5151         cv_signal(&l2arc_feed_thr_cv);  /* kick thread out of startup */
5152         l2arc_thread_exit = 1;
5153         while (l2arc_thread_exit != 0)
5154                 cv_wait(&l2arc_feed_thr_cv, &l2arc_feed_thr_lock);
5155         mutex_exit(&l2arc_feed_thr_lock);
5156 }