tcp: Use per-vma locking for receive zerocopy
authorArjun Roy <arjunroy@google.com>
Fri, 16 Jun 2023 19:34:27 +0000 (12:34 -0700)
committerDavid S. Miller <davem@davemloft.net>
Sun, 18 Jun 2023 10:16:00 +0000 (11:16 +0100)
commit7a7f094635349a7d0314364ad50bdeb770b6df4f
tree4b3686358c757b6c2148770b8f61874b898d0bd7
parentb650d953cd391595e536153ce30b4aab385643ac
tcp: Use per-vma locking for receive zerocopy

Per-VMA locking allows us to lock a struct vm_area_struct without
taking the process-wide mmap lock in read mode.

Consider a process workload where the mmap lock is taken constantly in
write mode. In this scenario, all zerocopy receives are periodically
blocked during that period of time - though in principle, the memory
ranges being used by TCP are not touched by the operations that need
the mmap write lock. This results in performance degradation.

Now consider another workload where the mmap lock is never taken in
write mode, but there are many TCP connections using receive zerocopy
that are concurrently receiving. These connections all take the mmap
lock in read mode, but this does induce a lot of contention and atomic
ops for this process-wide lock. This results in additional CPU
overhead caused by contending on the cache line for this lock.

However, with per-vma locking, both of these problems can be avoided.

As a test, I ran an RPC-style request/response workload with 4KB
payloads and receive zerocopy enabled, with 100 simultaneous TCP
connections. I measured perf cycles within the
find_tcp_vma/mmap_read_lock/mmap_read_unlock codepath, with and
without per-vma locking enabled.

When using process-wide mmap semaphore read locking, about 1% of
measured perf cycles were within this path. With per-VMA locking, this
value dropped to about 0.45%.

Signed-off-by: Arjun Roy <arjunroy@google.com>
Reviewed-by: Eric Dumazet <edumazet@google.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
MAINTAINERS
include/linux/net_mm.h [new file with mode: 0644]
include/net/tcp.h
mm/memory.c
net/ipv4/tcp.c