]> www.infradead.org Git - users/jedix/linux-maple.git/commitdiff
lazy tlb: shoot lazies, a non-refcounting lazy tlb option
authorNicholas Piggin <npiggin@gmail.com>
Mon, 23 Aug 2021 23:59:19 +0000 (09:59 +1000)
committerStephen Rothwell <sfr@canb.auug.org.au>
Wed, 25 Aug 2021 23:33:56 +0000 (09:33 +1000)
On big systems, the mm refcount can become highly contented when doing a
lot of context switching with threaded applications (particularly
switching between the idle thread and an application thread).

Abandoning lazy tlb slows switching down quite a bit in the important
user->idle->user cases, so instead implement a non-refcounted scheme that
causes __mmdrop() to IPI all CPUs in the mm_cpumask and shoot down any
remaining lazy ones.

Shootdown IPIs are some concern, but they have not been observed to be a
big problem with this scheme (the powerpc implementation generated 314
additional interrupts on a 144 CPU system during a kernel compile).  There
are a number of strategies that could be employed to reduce IPIs if they
turn out to be a problem for some workload.

Link: https://lkml.kernel.org/r/20210605014216.446867-4-npiggin@gmail.com
Signed-off-by: Nicholas Piggin <npiggin@gmail.com>
Cc: Anton Blanchard <anton@ozlabs.org>
Cc: Andy Lutomirski <luto@kernel.org>
Cc: Randy Dunlap <rdunlap@infradead.org>
Cc: Benjamin Herrenschmidt <benh@kernel.crashing.org>
Cc: Paul Mackerras <paulus@ozlabs.org>
Signed-off-by: Andrew Morton <akpm@linux-foundation.org>
Signed-off-by: Stephen Rothwell <sfr@canb.auug.org.au>
arch/Kconfig
kernel/fork.c

index 16e7a3eddb66322964f32cd7a9df4ea753a3a41d..57477e18e5a9965f66b2a15f26c74bf20a9889b0 100644 (file)
@@ -438,6 +438,19 @@ config ARCH_WANT_IRQS_OFF_ACTIVATE_MM
 # to a kthread ->active_mm (non-arch code has been converted already).
 config MMU_LAZY_TLB_REFCOUNT
        def_bool y
+       depends on !MMU_LAZY_TLB_SHOOTDOWN
+
+# Instead of refcounting the lazy mm struct for kernel thread references
+# (which can cause contention with multi-threaded apps on large multiprocessor
+# systems), this option causes __mmdrop to IPI all CPUs in the mm_cpumask and
+# switch to init_mm if they were using the to-be-freed mm as the lazy tlb. To
+# implement this, architectures must use _lazy_tlb variants of mm refcounting
+# when releasing kernel thread mm references, and mm_cpumask must include at
+# least all possible CPUs in which the mm might be lazy, at the time of the
+# final mmdrop. mmgrab/mmdrop in arch/ code must be switched to _lazy_tlb
+# postfix as necessary.
+config MMU_LAZY_TLB_SHOOTDOWN
+       bool
 
 config ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG
        bool
index bc94b2cc59956e923cb7bbe11d32a919ef7a053c..abed9591f82c0b50d108c5b3f672d38e94bef1a7 100644 (file)
@@ -674,6 +674,53 @@ static void check_mm(struct mm_struct *mm)
 #define allocate_mm()  (kmem_cache_alloc(mm_cachep, GFP_KERNEL))
 #define free_mm(mm)    (kmem_cache_free(mm_cachep, (mm)))
 
+static void do_shoot_lazy_tlb(void *arg)
+{
+       struct mm_struct *mm = arg;
+
+       if (current->active_mm == mm) {
+               WARN_ON_ONCE(current->mm);
+               current->active_mm = &init_mm;
+               switch_mm(mm, &init_mm, current);
+       }
+}
+
+static void do_check_lazy_tlb(void *arg)
+{
+       struct mm_struct *mm = arg;
+
+       WARN_ON_ONCE(current->active_mm == mm);
+}
+
+static void shoot_lazy_tlbs(struct mm_struct *mm)
+{
+       if (IS_ENABLED(CONFIG_MMU_LAZY_TLB_SHOOTDOWN)) {
+               /*
+                * IPI overheads have not found to be expensive, but they could
+                * be reduced in a number of possible ways, for example (in
+                * roughly increasing order of complexity):
+                * - A batch of mms requiring IPIs could be gathered and freed
+                *   at once.
+                * - CPUs could store their active mm somewhere that can be
+                *   remotely checked without a lock, to filter out
+                *   false-positives in the cpumask.
+                * - After mm_users or mm_count reaches zero, switching away
+                *   from the mm could clear mm_cpumask to reduce some IPIs
+                *   (some batching or delaying would help).
+                * - A delayed freeing and RCU-like quiescing sequence based on
+                *   mm switching to avoid IPIs completely.
+                */
+               on_each_cpu_mask(mm_cpumask(mm), do_shoot_lazy_tlb, (void *)mm, 1);
+               if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
+                       on_each_cpu(do_check_lazy_tlb, (void *)mm, 1);
+       } else {
+               /*
+                * In this case, lazy tlb mms are refounted and would not reach
+                * __mmdrop until all CPUs have switched away and mmdrop()ed.
+                */
+       }
+}
+
 /*
  * Called when the last reference to the mm
  * is dropped: either by a lazy thread or by
@@ -683,6 +730,10 @@ void __mmdrop(struct mm_struct *mm)
 {
        BUG_ON(mm == &init_mm);
        WARN_ON_ONCE(mm == current->mm);
+
+       /* Ensure no CPUs are using this as their lazy tlb mm */
+       shoot_lazy_tlbs(mm);
+
        WARN_ON_ONCE(mm == current->active_mm);
        mm_free_pgd(mm);
        destroy_context(mm);