arm64/mm: save memory access in check_and_switch_context() fast switch path
authorPingfan Liu <kernelfans@gmail.com>
Fri, 10 Jul 2020 14:04:12 +0000 (22:04 +0800)
committerCatalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
Thu, 30 Jul 2020 11:58:40 +0000 (12:58 +0100)
On arm64, smp_processor_id() reads a per-cpu `cpu_number` variable,
using the per-cpu offset stored in the tpidr_el1 system register. In
some cases we generate a per-cpu address with a sequence like:

  cpu_ptr = &per_cpu(ptr, smp_processor_id());

Which potentially incurs a cache miss for both `cpu_number` and the
in-memory `__per_cpu_offset` array. This can be written more optimally
as:

  cpu_ptr = this_cpu_ptr(ptr);

Which only needs the offset from tpidr_el1, and does not need to
load from memory.

The following two test cases show a small performance improvement measured
on a 46-cpus qualcomm machine with 5.8.0-rc4 kernel.

Test 1: (about 0.3% improvement)
    #cat b.sh
    make clean && make all -j138
    #perf stat --repeat 10 --null --sync sh b.sh

    - before this patch
     Performance counter stats for 'sh b.sh' (10 runs):

                298.62 +- 1.86 seconds time elapsed  ( +-  0.62% )

    - after this patch
     Performance counter stats for 'sh b.sh' (10 runs):

               297.734 +- 0.954 seconds time elapsed  ( +-  0.32% )

Test 2: (about 1.69% improvement)
     'perf stat -r 10 perf bench sched messaging'
        Then sum the total time of 'sched/messaging' by manual.

    - before this patch
      total 0.707 sec for 10 times
    - after this patch
      totol 0.695 sec for 10 times

Signed-off-by: Pingfan Liu <kernelfans@gmail.com>
Acked-by: Mark Rutland <mark.rutland@arm.com>
Cc: Will Deacon <will@kernel.org>
Cc: Steve Capper <steve.capper@arm.com>
Cc: Mark Rutland <mark.rutland@arm.com>
Cc: Vladimir Murzin <vladimir.murzin@arm.com>
Cc: Jean-Philippe Brucker <jean-philippe@linaro.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/1594389852-19949-1-git-send-email-kernelfans@gmail.com
Signed-off-by: Catalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
arch/arm64/include/asm/mmu_context.h
arch/arm64/mm/context.c

index b0bd9b55594c589592ca3eca1617e4d5ade25587..f2d7537d6f833916763210edca90c40aae1105a0 100644 (file)
@@ -175,7 +175,7 @@ static inline void cpu_replace_ttbr1(pgd_t *pgdp)
  * take CPU migration into account.
  */
 #define destroy_context(mm)            do { } while(0)
-void check_and_switch_context(struct mm_struct *mm, unsigned int cpu);
+void check_and_switch_context(struct mm_struct *mm);
 
 #define init_new_context(tsk,mm)       ({ atomic64_set(&(mm)->context.id, 0); 0; })
 
@@ -214,8 +214,6 @@ enter_lazy_tlb(struct mm_struct *mm, struct task_struct *tsk)
 
 static inline void __switch_mm(struct mm_struct *next)
 {
-       unsigned int cpu = smp_processor_id();
-
        /*
         * init_mm.pgd does not contain any user mappings and it is always
         * active for kernel addresses in TTBR1. Just set the reserved TTBR0.
@@ -225,7 +223,7 @@ static inline void __switch_mm(struct mm_struct *next)
                return;
        }
 
-       check_and_switch_context(next, cpu);
+       check_and_switch_context(next);
 }
 
 static inline void
index d702d60e64dab00f28a1918cbf714e6b7e1a81fc..a206655a39a52b5d5ff139006c8aad7ba8d13615 100644 (file)
@@ -198,9 +198,10 @@ set_asid:
        return idx2asid(asid) | generation;
 }
 
-void check_and_switch_context(struct mm_struct *mm, unsigned int cpu)
+void check_and_switch_context(struct mm_struct *mm)
 {
        unsigned long flags;
+       unsigned int cpu;
        u64 asid, old_active_asid;
 
        if (system_supports_cnp())
@@ -222,9 +223,9 @@ void check_and_switch_context(struct mm_struct *mm, unsigned int cpu)
         *   relaxed xchg in flush_context will treat us as reserved
         *   because atomic RmWs are totally ordered for a given location.
         */
-       old_active_asid = atomic64_read(&per_cpu(active_asids, cpu));
+       old_active_asid = atomic64_read(this_cpu_ptr(&active_asids));
        if (old_active_asid && asid_gen_match(asid) &&
-           atomic64_cmpxchg_relaxed(&per_cpu(active_asids, cpu),
+           atomic64_cmpxchg_relaxed(this_cpu_ptr(&active_asids),
                                     old_active_asid, asid))
                goto switch_mm_fastpath;
 
@@ -236,10 +237,11 @@ void check_and_switch_context(struct mm_struct *mm, unsigned int cpu)
                atomic64_set(&mm->context.id, asid);
        }
 
+       cpu = smp_processor_id();
        if (cpumask_test_and_clear_cpu(cpu, &tlb_flush_pending))
                local_flush_tlb_all();
 
-       atomic64_set(&per_cpu(active_asids, cpu), asid);
+       atomic64_set(this_cpu_ptr(&active_asids), asid);
        raw_spin_unlock_irqrestore(&cpu_asid_lock, flags);
 
 switch_mm_fastpath: