nptl: Invert the mmap/mprotect logic on allocated stacks (BZ#18988)
authorAdhemerval Zanella <adhemerval.zanella@linaro.org>
Tue, 31 Jan 2017 20:01:59 +0000 (18:01 -0200)
committerAdhemerval Zanella <adhemerval.zanella@linaro.org>
Wed, 14 Jun 2017 20:22:35 +0000 (17:22 -0300)
commit0edbf1230131dfeb03d843d2859e2104456fad80
tree308321439470d11d70f6b84464d33021cf65f575
parent5c3e322d3be3803636e38bcaf083fb59b3a34f0c
nptl: Invert the mmap/mprotect logic on allocated stacks (BZ#18988)

Current allocate_stack logic for create stacks is to first mmap all
the required memory with the desirable memory and then mprotect the
guard area with PROT_NONE if required.  Although it works as expected,
it pessimizes the allocation because it requires the kernel to actually
increase commit charge (it counts against the available physical/swap
memory available for the system).

The only issue is to actually check this change since side-effects are
really Linux specific and to actually account them it would require a
kernel specific tests to parse the system wide information.  On the kernel
I checked /proc/self/statm does not show any meaningful difference for
vmm and/or rss before and after thread creation.  I could only see
really meaningful information checking on system wide /proc/meminfo
between thread creation: MemFree, MemAvailable, and Committed_AS shows
large difference without the patch.  I think trying to use these
kind of information on a testcase is fragile.

The BZ#18988 reports shows that the commit pages are easily seen with
mlockall (MCL_FUTURE) (with lock all pages that become mapped in the
process) however a more straighfoward testcase shows that pthread_create
could be faster using this patch:

--
static const int inner_count = 256;
static const int outer_count = 128;

static
void *thread1(void *arg)
{
  return NULL;
}

static
void *sleeper(void *arg)
{
  pthread_t ts[inner_count];
  for (int i = 0; i < inner_count; i++)
    pthread_create (&ts[i], &a, thread1, NULL);
  for (int i = 0; i < inner_count; i++)
    pthread_join (ts[i], NULL);

  return NULL;
}

int main(void)
{
  pthread_attr_init(&a);
  pthread_attr_setguardsize(&a, 1<<20);
  pthread_attr_setstacksize(&a, 1134592);

  pthread_t ts[outer_count];
  for (int i = 0; i < outer_count; i++)
    pthread_create(&ts[i], &a, sleeper, NULL);
  for (int i = 0; i < outer_count; i++)
    pthread_join(ts[i], NULL);
    assert(r == 0);
  }
  return 0;
}

--

On x86_64 (4.4.0-45-generic, gcc 5.4.0) running the small benchtests
I see:

$ time ./test

real 0m3.647s
user 0m0.080s
sys 0m11.836s

While with the patch I see:

$ time ./test

real 0m0.696s
user 0m0.040s
sys 0m1.152s

So I added a pthread_create benchtest (thread_create) which check
the thread creation latency.  As for the simple benchtests, I saw
improvements in thread creation on all architectures I tested the
change.

Checked on x86_64-linux-gnu, i686-linux-gnu, aarch64-linux-gnu,
arm-linux-gnueabihf, powerpc64le-linux-gnu, sparc64-linux-gnu,
and sparcv9-linux-gnu.

[BZ #18988]
* benchtests/thread_create-inputs: New file.
* benchtests/thread_create-source.c: Likewise.
* support/xpthread_attr_setguardsize.c: Likewise.
* support/Makefile (libsupport-routines): Add
xpthread_attr_setguardsize object.
* support/xthread.h: Add xpthread_attr_setguardsize prototype.
* benchtests/Makefile (bench-pthread): Add thread_create.
* nptl/allocatestack.c (allocate_stack): Call mmap with PROT_NONE and
then mprotect the required area.
ChangeLog
benchtests/Makefile
benchtests/thread_create-inputs [new file with mode: 0644]
benchtests/thread_create-source.c [new file with mode: 0644]
nptl/allocatestack.c
support/Makefile
support/xpthread_attr_setguardsize.c [new file with mode: 0644]
support/xthread.h