[INET]: speedup inet (tcp/dccp) lookups
commit81c3d5470ecc70564eb9209946730fe2be93ad06
authorEric Dumazet <dada1@cosmosbay.com>
Mon, 3 Oct 2005 21:13:38 +0000 (3 14:13 -0700)
committerDavid S. Miller <davem@davemloft.net>
Mon, 3 Oct 2005 21:13:38 +0000 (3 14:13 -0700)
tree1efa553c305a6453769dacfaf580bc6ccf146d82
parent399de50bbbb2501a6db43daaa8a2dafbc9bcfe0c
[INET]: speedup inet (tcp/dccp) lookups

Arnaldo and I agreed it could be applied now, because I have other
pending patches depending on this one (Thank you Arnaldo)

(The other important patch moves skc_refcnt in a separate cache line,
so that the SMP/NUMA performance doesnt suffer from cache line ping pongs)

1) First some performance data :
--------------------------------

tcp_v4_rcv() wastes a *lot* of time in __inet_lookup_established()

The most time critical code is :

sk_for_each(sk, node, &head->chain) {
     if (INET_MATCH(sk, acookie, saddr, daddr, ports, dif))
         goto hit; /* You sunk my battleship! */
}

The sk_for_each() does use prefetch() hints but only the begining of
"struct sock" is prefetched.

As INET_MATCH first comparison uses inet_sk(__sk)->daddr, wich is far
away from the begining of "struct sock", it has to bring into CPU
cache cold cache line. Each iteration has to use at least 2 cache
lines.

This can be problematic if some chains are very long.

2) The goal
-----------

The idea I had is to change things so that INET_MATCH() may return
FALSE in 99% of cases only using the data already in the CPU cache,
using one cache line per iteration.

3) Description of the patch
---------------------------

Adds a new 'unsigned int skc_hash' field in 'struct sock_common',
filling a 32 bits hole on 64 bits platform.

struct sock_common {
unsigned short skc_family;
volatile unsigned char skc_state;
unsigned char skc_reuse;
int skc_bound_dev_if;
struct hlist_node skc_node;
struct hlist_node skc_bind_node;
atomic_t skc_refcnt;
+ unsigned int skc_hash;
struct proto *skc_prot;
};

Store in this 32 bits field the full hash, not masked by (ehash_size -
1) Using this full hash as the first comparison done in INET_MATCH
permits us immediatly skip the element without touching a second cache
line in case of a miss.

Suppress the sk_hashent/tw_hashent fields since skc_hash (aliased to
sk_hash and tw_hash) already contains the slot number if we mask with
(ehash_size - 1)

File include/net/inet_hashtables.h

64 bits platforms :
#define INET_MATCH(__sk, __hash, __cookie, __saddr, __daddr, __ports, __dif)\
     (((__sk)->sk_hash == (__hash))
     ((*((__u64 *)&(inet_sk(__sk)->daddr)))== (__cookie))   &&  \
     ((*((__u32 *)&(inet_sk(__sk)->dport))) == (__ports))   &&  \
     (!((__sk)->sk_bound_dev_if) || ((__sk)->sk_bound_dev_if == (__dif))))

32bits platforms:
#define TCP_IPV4_MATCH(__sk, __hash, __cookie, __saddr, __daddr, __ports, __dif)\
     (((__sk)->sk_hash == (__hash))                 &&  \
     (inet_sk(__sk)->daddr          == (__saddr))   &&  \
     (inet_sk(__sk)->rcv_saddr      == (__daddr))   &&  \
     (!((__sk)->sk_bound_dev_if) || ((__sk)->sk_bound_dev_if == (__dif))))

- Adds a prefetch(head->chain.first) in
__inet_lookup_established()/__tcp_v4_check_established() and
__inet6_lookup_established()/__tcp_v6_check_established() and
__dccp_v4_check_established() to bring into cache the first element of the
list, before the {read|write}_lock(&head->lock);

Signed-off-by: Eric Dumazet <dada1@cosmosbay.com>
Acked-by: Arnaldo Carvalho de Melo <acme@ghostprotocols.net>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
12 files changed:
include/linux/ipv6.h
include/linux/tc_ematch/tc_em_meta.h
include/net/inet6_hashtables.h
include/net/inet_hashtables.h
include/net/inet_timewait_sock.h
include/net/sock.h
net/atm/common.c
net/dccp/ipv4.c
net/ipv4/inet_timewait_sock.c
net/ipv4/tcp_ipv4.c
net/ipv6/tcp_ipv6.c
net/sched/em_meta.c