bcache: fixup bcache_dev_sectors_dirty_add() multithreaded CPU false sharing
authorMingzhe Zou <mingzhe.zou@easystack.cn>
Fri, 7 Jan 2022 08:21:13 +0000 (16:21 +0800)
committerColy Li <colyli@suse.de>
Sun, 6 Mar 2022 14:33:37 +0000 (22:33 +0800)
commit7b1002f7cfe581930f63787a0b3de0144e61ed55
treeb348bdf5de00503d4ca530cce6880dd15b88832d
parent13d4ef0f66b7ee9415e101e213acaf94a0cb28ee
bcache: fixup bcache_dev_sectors_dirty_add() multithreaded CPU false sharing

When attaching a cached device (a.k.a backing device) to a cache
device, bch_sectors_dirty_init() is called to count dirty sectors
and stripes (see what bcache_dev_sectors_dirty_add() does) on the
cache device.

When bcache_dev_sectors_dirty_add() is called, set_bit(stripe,
d->full_dirty_stripes) or clear_bit(stripe, d->full_dirty_stripes)
operation will always be performed. In full_dirty_stripes, each 1bit
represents stripe_size (8192) sectors (512B), so 1bit=4MB (8192*512),
and each CPU cache line=64B=512bit=2048MB. When 20 threads process
a cached disk with 100G dirty data, a single thread processes about
23M at a time, and 20 threads total 460M. These full_dirty_stripes
bits corresponding to the 460M data is likely to fall in the same CPU
cache line. When one of these threads performs a set_bit or clear_bit
operation, the same CPU cache line of other threads will become invalid
and must read the full_dirty_stripes from the main memory again. Compared
with single thread, the time of a bcache_dev_sectors_dirty_add()
call is increased by about 50 times in our test (100G dirty data,
20 threads, bcache_dev_sectors_dirty_add() is called more than
20 million times).

This patch tries to test_bit before set_bit or clear_bit operation.
Therefore, a lot of force set and clear operations will be avoided,
and most of bcache_dev_sectors_dirty_add() calls will only read CPU
cache line.

Signed-off-by: Mingzhe Zou <mingzhe.zou@easystack.cn>
Signed-off-by: Coly Li <colyli@suse.de>
drivers/md/bcache/writeback.c