]> git.proxmox.com Git - mirror_ubuntu-kernels.git/commitdiff
page_pool: allow caching from safely localized NAPI
authorJakub Kicinski <kuba@kernel.org>
Thu, 13 Apr 2023 04:26:04 +0000 (21:26 -0700)
committerJakub Kicinski <kuba@kernel.org>
Sat, 15 Apr 2023 01:56:12 +0000 (18:56 -0700)
Recent patches to mlx5 mentioned a regression when moving from
driver local page pool to only using the generic page pool code.
Page pool has two recycling paths (1) direct one, which runs in
safe NAPI context (basically consumer context, so producing
can be lockless); and (2) via a ptr_ring, which takes a spin
lock because the freeing can happen from any CPU; producer
and consumer may run concurrently.

Since the page pool code was added, Eric introduced a revised version
of deferred skb freeing. TCP skbs are now usually returned to the CPU
which allocated them, and freed in softirq context. This places the
freeing (producing of pages back to the pool) enticingly close to
the allocation (consumer).

If we can prove that we're freeing in the same softirq context in which
the consumer NAPI will run - lockless use of the cache is perfectly fine,
no need for the lock.

Let drivers link the page pool to a NAPI instance. If the NAPI instance
is scheduled on the same CPU on which we're freeing - place the pages
in the direct cache.

With that and patched bnxt (XDP enabled to engage the page pool, sigh,
bnxt really needs page pool work :() I see a 2.6% perf boost with
a TCP stream test (app on a different physical core than softirq).

The CPU use of relevant functions decreases as expected:

  page_pool_refill_alloc_cache   1.17% -> 0%
  _raw_spin_lock                 2.41% -> 0.98%

Only consider lockless path to be safe when NAPI is scheduled
- in practice this should cover majority if not all of steady state
workloads. It's usually the NAPI kicking in that causes the skb flush.

The main case we'll miss out on is when application runs on the same
CPU as NAPI. In that case we don't use the deferred skb free path.

Reviewed-by: Tariq Toukan <tariqt@nvidia.com>
Acked-by: Jesper Dangaard Brouer <brouer@redhat.com>
Tested-by: Dragos Tatulea <dtatulea@nvidia.com>
Signed-off-by: Jakub Kicinski <kuba@kernel.org>
Documentation/networking/page_pool.rst
include/linux/netdevice.h
include/linux/skbuff.h
include/net/page_pool.h
net/core/dev.c
net/core/page_pool.c
net/core/skbuff.c

index 30f1344e7ccafe76fda3b1ed888d00e9500ad5f6..873efd97f82280a90637063ed0614644fb4cc923 100644 (file)
@@ -165,6 +165,7 @@ Registration
     pp_params.pool_size = DESC_NUM;
     pp_params.nid = NUMA_NO_NODE;
     pp_params.dev = priv->dev;
+    pp_params.napi = napi; /* only if locking is tied to NAPI */
     pp_params.dma_dir = xdp_prog ? DMA_BIDIRECTIONAL : DMA_FROM_DEVICE;
     page_pool = page_pool_create(&pp_params);
 
index 96d27d558b0c75853fd692d0fe79a93c91283ffc..203c0df2046cb11f25fa03c0006355293cb6b757 100644 (file)
@@ -360,8 +360,11 @@ struct napi_struct {
        unsigned long           gro_bitmask;
        int                     (*poll)(struct napi_struct *, int);
 #ifdef CONFIG_NETPOLL
+       /* CPU actively polling if netpoll is configured */
        int                     poll_owner;
 #endif
+       /* CPU on which NAPI has been scheduled for processing */
+       int                     list_owner;
        struct net_device       *dev;
        struct gro_list         gro_hash[GRO_HASH_BUCKETS];
        struct sk_buff          *skb;
index 494a23a976b07c24c00f21d4fe6e51df09aba02a..a823ec3aa32629aa3d5388ed24113b28a6e9146e 100644 (file)
@@ -3386,6 +3386,18 @@ static inline void skb_frag_ref(struct sk_buff *skb, int f)
        __skb_frag_ref(&skb_shinfo(skb)->frags[f]);
 }
 
+static inline void
+napi_frag_unref(skb_frag_t *frag, bool recycle, bool napi_safe)
+{
+       struct page *page = skb_frag_page(frag);
+
+#ifdef CONFIG_PAGE_POOL
+       if (recycle && page_pool_return_skb_page(page, napi_safe))
+               return;
+#endif
+       put_page(page);
+}
+
 /**
  * __skb_frag_unref - release a reference on a paged fragment.
  * @frag: the paged fragment
@@ -3396,13 +3408,7 @@ static inline void skb_frag_ref(struct sk_buff *skb, int f)
  */
 static inline void __skb_frag_unref(skb_frag_t *frag, bool recycle)
 {
-       struct page *page = skb_frag_page(frag);
-
-#ifdef CONFIG_PAGE_POOL
-       if (recycle && page_pool_return_skb_page(page))
-               return;
-#endif
-       put_page(page);
+       napi_frag_unref(frag, recycle, false);
 }
 
 /**
index ddfa0b3286777632b4891560b74f7e671434aeca..91b808dade820b5874b03511dadaa8e5921b1bbb 100644 (file)
@@ -77,6 +77,7 @@ struct page_pool_params {
        unsigned int    pool_size;
        int             nid;  /* Numa node id to allocate from pages from */
        struct device   *dev; /* device, for DMA pre-mapping purposes */
+       struct napi_struct *napi; /* Sole consumer of pages, otherwise NULL */
        enum dma_data_direction dma_dir; /* DMA mapping direction */
        unsigned int    max_len; /* max DMA sync memory size */
        unsigned int    offset;  /* DMA addr offset */
@@ -239,7 +240,7 @@ inline enum dma_data_direction page_pool_get_dma_dir(struct page_pool *pool)
        return pool->p.dma_dir;
 }
 
-bool page_pool_return_skb_page(struct page *page);
+bool page_pool_return_skb_page(struct page *page, bool napi_safe);
 
 struct page_pool *page_pool_create(const struct page_pool_params *params);
 
index c7f13742b56ccfd341f0cf8a7383f745ddfab7fb..8aea68275172c98cea48ae8cf9a25d7f53b0d9b8 100644 (file)
@@ -4359,6 +4359,7 @@ static inline void ____napi_schedule(struct softnet_data *sd,
        }
 
        list_add_tail(&napi->poll_list, &sd->poll_list);
+       WRITE_ONCE(napi->list_owner, smp_processor_id());
        /* If not called from net_rx_action()
         * we have to raise NET_RX_SOFTIRQ.
         */
@@ -6069,6 +6070,7 @@ bool napi_complete_done(struct napi_struct *n, int work_done)
                list_del_init(&n->poll_list);
                local_irq_restore(flags);
        }
+       WRITE_ONCE(n->list_owner, -1);
 
        val = READ_ONCE(n->state);
        do {
@@ -6384,6 +6386,7 @@ void netif_napi_add_weight(struct net_device *dev, struct napi_struct *napi,
 #ifdef CONFIG_NETPOLL
        napi->poll_owner = -1;
 #endif
+       napi->list_owner = -1;
        set_bit(NAPI_STATE_SCHED, &napi->state);
        set_bit(NAPI_STATE_NPSVC, &napi->state);
        list_add_rcu(&napi->dev_list, &dev->napi_list);
index 193c18799865038a76a6863d28604245654fa922..2f6bf422ed303dc184d5cc63ea3566dcc51dd9f1 100644 (file)
@@ -19,6 +19,7 @@
 #include <linux/mm.h> /* for put_page() */
 #include <linux/poison.h>
 #include <linux/ethtool.h>
+#include <linux/netdevice.h>
 
 #include <trace/events/page_pool.h>
 
@@ -874,9 +875,11 @@ void page_pool_update_nid(struct page_pool *pool, int new_nid)
 }
 EXPORT_SYMBOL(page_pool_update_nid);
 
-bool page_pool_return_skb_page(struct page *page)
+bool page_pool_return_skb_page(struct page *page, bool napi_safe)
 {
+       struct napi_struct *napi;
        struct page_pool *pp;
+       bool allow_direct;
 
        page = compound_head(page);
 
@@ -892,12 +895,20 @@ bool page_pool_return_skb_page(struct page *page)
 
        pp = page->pp;
 
+       /* Allow direct recycle if we have reasons to believe that we are
+        * in the same context as the consumer would run, so there's
+        * no possible race.
+        */
+       napi = pp->p.napi;
+       allow_direct = napi_safe && napi &&
+               READ_ONCE(napi->list_owner) == smp_processor_id();
+
        /* Driver set this to memory recycling info. Reset it on recycle.
         * This will *not* work for NIC using a split-page memory model.
         * The page will be returned to the pool here regardless of the
         * 'flipped' fragment being in use or not.
         */
-       page_pool_put_full_page(pp, page, false);
+       page_pool_put_full_page(pp, page, allow_direct);
 
        return true;
 }
index 2b5a98c5cb495eb3102e17fe18f6893c5bf80893..ef81452759be3fd251faaf76d89cfd002ee79256 100644 (file)
@@ -843,7 +843,7 @@ static bool skb_pp_recycle(struct sk_buff *skb, void *data, bool napi_safe)
 {
        if (!IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POOL) || !skb->pp_recycle)
                return false;
-       return page_pool_return_skb_page(virt_to_page(data));
+       return page_pool_return_skb_page(virt_to_page(data), napi_safe);
 }
 
 static void skb_kfree_head(void *head, unsigned int end_offset)
@@ -889,7 +889,7 @@ static void skb_release_data(struct sk_buff *skb, enum skb_drop_reason reason,
        }
 
        for (i = 0; i < shinfo->nr_frags; i++)
-               __skb_frag_unref(&shinfo->frags[i], skb->pp_recycle);
+               napi_frag_unref(&shinfo->frags[i], skb->pp_recycle, napi_safe);
 
 free_head:
        if (shinfo->frag_list)