]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/commitdiff
procfs: improve scaling in proc
authorNathan Zimmer <nzimmer@sgi.com>
Wed, 20 Mar 2013 04:08:31 +0000 (15:08 +1100)
committerStephen Rothwell <sfr@canb.auug.org.au>
Thu, 21 Mar 2013 05:34:29 +0000 (16:34 +1100)
I am currently tracking a hotlock reported by a customer on a large
system, 512 cores.  I am currently running 3.8-rc7 but the issue looks
like it has been this way for a very long time.  The offending lock is
proc_dir_entry->pde_unload_lock.

This patch converts the lock to use rcu.  However the pde_openers list
still is controlled by a spin lock.  I tested on a 4096 machine and the
lock doesn't seem hot at least according to perf.

This is a refresh of what was orignally suggested by Eric Dumazet some
time ago.  I have also taken in some comments from Andrew and several
other people whose names escape me but I am quite grateful too.

Supporting numbers, lower is better, they are from the test I posted earlier.
cpuinfo baseline        Rcu
tasks   read-sec        read-sec
1       0.0141          0.0141
2       0.0140          0.0142
4       0.0140          0.0141
8       0.0145          0.0140
16      0.0553          0.0168
32      0.1688          0.0549
64      0.5017          0.1690
128     1.7005          0.5038
256     5.2513          2.0804
512     8.0529          3.0162

Signed-off-by: Nathan Zimmer <nzimmer@sgi.com>
Cc: "Eric W. Biederman" <ebiederm@xmission.com>
Cc: Eric Dumazet <eric.dumazet@gmail.com>
Cc: Alexander Viro <viro@zeniv.linux.org.uk>
Cc: David Woodhouse <dwmw2@infradead.org>
Cc: Alexey Dobriyan <adobriyan@gmail.com>
Cc: "Paul E. McKenney" <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Andrew Morton <akpm@linux-foundation.org>
fs/proc/generic.c
fs/proc/inode.c
include/linux/proc_fs.h

index 4b3b3ffb52f14e234aa3ec99abde281ca41e1817..c5450183ca781711f4dff7189aaac1d19a7af621 100644 (file)
@@ -181,14 +181,16 @@ proc_file_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes,
 {
        struct proc_dir_entry *pde = PDE(file_inode(file));
        ssize_t rv = -EIO;
+       const struct file_operations *fops;
 
-       spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
-       if (!pde->proc_fops) {
-               spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       rcu_read_lock();
+       fops = rcu_dereference(pde->proc_fops);
+       if (!fops) {
+               rcu_read_unlock();
                return rv;
        }
-       pde->pde_users++;
-       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       atomic_inc(&pde->pde_users);
+       rcu_read_unlock();
 
        rv = __proc_file_read(file, buf, nbytes, ppos);
 
@@ -204,13 +206,16 @@ proc_file_write(struct file *file, const char __user *buffer,
        ssize_t rv = -EIO;
 
        if (pde->write_proc) {
-               spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
-               if (!pde->proc_fops) {
-                       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+               const struct file_operations *fops;
+
+               rcu_read_lock();
+               fops = rcu_dereference(pde->proc_fops);
+               if (!fops) {
+                       rcu_read_unlock();
                        return rv;
                }
-               pde->pde_users++;
-               spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+               atomic_inc(&pde->pde_users);
+               rcu_read_unlock();
 
                /* FIXME: does this routine need ppos?  probably... */
                rv = pde->write_proc(file, buffer, count, pde->data);
@@ -542,7 +547,7 @@ static int proc_register(struct proc_dir_entry * dir, struct proc_dir_entry * dp
 
        if (S_ISDIR(dp->mode)) {
                if (dp->proc_iops == NULL) {
-                       dp->proc_fops = &proc_dir_operations;
+                       RCU_INIT_POINTER(dp->proc_fops, &proc_dir_operations);
                        dp->proc_iops = &proc_dir_inode_operations;
                }
                dir->nlink++;
@@ -551,7 +556,7 @@ static int proc_register(struct proc_dir_entry * dir, struct proc_dir_entry * dp
                        dp->proc_iops = &proc_link_inode_operations;
        } else if (S_ISREG(dp->mode)) {
                if (dp->proc_fops == NULL)
-                       dp->proc_fops = &proc_file_operations;
+                       RCU_INIT_POINTER(dp->proc_fops, &proc_file_operations);
                if (dp->proc_iops == NULL)
                        dp->proc_iops = &proc_file_inode_operations;
        }
@@ -604,7 +609,8 @@ static struct proc_dir_entry *__proc_create(struct proc_dir_entry **parent,
        ent->mode = mode;
        ent->nlink = nlink;
        atomic_set(&ent->count, 1);
-       spin_lock_init(&ent->pde_unload_lock);
+       atomic_set(&ent->pde_users, 1);
+       spin_lock_init(&ent->pde_openers_lock);
        INIT_LIST_HEAD(&ent->pde_openers);
 out:
        return ent;
@@ -728,7 +734,7 @@ struct proc_dir_entry *proc_create_data(const char *name, umode_t mode,
        pde = __proc_create(&parent, name, mode, nlink);
        if (!pde)
                goto out;
-       pde->proc_fops = proc_fops;
+       rcu_assign_pointer(pde->proc_fops, proc_fops);
        pde->data = data;
        if (proc_register(parent, pde) < 0)
                goto out_free;
@@ -764,6 +770,7 @@ void remove_proc_entry(const char *name, struct proc_dir_entry *parent)
        struct proc_dir_entry *de = NULL;
        const char *fn = name;
        unsigned int len;
+       DECLARE_COMPLETION_ONSTACK(c);
 
        spin_lock(&proc_subdir_lock);
        if (__xlate_proc_name(name, &parent, &fn) != 0) {
@@ -786,37 +793,30 @@ void remove_proc_entry(const char *name, struct proc_dir_entry *parent)
                return;
        }
 
-       spin_lock(&de->pde_unload_lock);
        /*
         * Stop accepting new callers into module. If you're
         * dynamically allocating ->proc_fops, save a pointer somewhere.
         */
-       de->proc_fops = NULL;
-       /* Wait until all existing callers into module are done. */
-       if (de->pde_users > 0) {
-               DECLARE_COMPLETION_ONSTACK(c);
-
-               if (!de->pde_unload_completion)
-                       de->pde_unload_completion = &c;
-
-               spin_unlock(&de->pde_unload_lock);
-
+       rcu_assign_pointer(de->proc_fops, NULL);
+       synchronize_rcu();
+       /*
+        * Wait until all existing callers into module are done.
+        * Once pde_users hits zero we are free to clean out pde_openers.
+        */
+       de->pde_unload_completion = &c;
+       if (!atomic_dec_and_test(&de->pde_users))
                wait_for_completion(de->pde_unload_completion);
 
-               spin_lock(&de->pde_unload_lock);
-       }
-
+       spin_lock(&de->pde_openers_lock);
        while (!list_empty(&de->pde_openers)) {
                struct pde_opener *pdeo;
 
                pdeo = list_first_entry(&de->pde_openers, struct pde_opener, lh);
                list_del(&pdeo->lh);
-               spin_unlock(&de->pde_unload_lock);
                pdeo->release(pdeo->inode, pdeo->file);
                kfree(pdeo);
-               spin_lock(&de->pde_unload_lock);
        }
-       spin_unlock(&de->pde_unload_lock);
+       spin_unlock(&de->pde_openers_lock);
 
        if (S_ISDIR(de->mode))
                parent->nlink--;
index a86aebc9ba7c252bbfa73907612b59c177fca202..6cccc4d7a106ee68fb0e966c6fcaad0e06ea2d8e 100644 (file)
@@ -129,46 +129,41 @@ static const struct super_operations proc_sops = {
        .show_options   = proc_show_options,
 };
 
-static void __pde_users_dec(struct proc_dir_entry *pde)
-{
-       pde->pde_users--;
-       if (pde->pde_unload_completion && pde->pde_users == 0)
-               complete(pde->pde_unload_completion);
-}
-
 void pde_users_dec(struct proc_dir_entry *pde)
 {
-       spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
-       __pde_users_dec(pde);
-       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       if (atomic_dec_and_test(&pde->pde_users) && pde->pde_unload_completion)
+               complete(pde->pde_unload_completion);
 }
 
 static loff_t proc_reg_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 {
+       const struct file_operations *fops;
        struct proc_dir_entry *pde = PDE(file_inode(file));
        loff_t rv = -EINVAL;
        loff_t (*llseek)(struct file *, loff_t, int);
 
-       spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
+       rcu_read_lock();
+       fops = rcu_dereference(pde->proc_fops);
        /*
         * remove_proc_entry() is going to delete PDE (as part of module
         * cleanup sequence). No new callers into module allowed.
         */
-       if (!pde->proc_fops) {
-               spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       if (!fops) {
+               rcu_read_unlock();
                return rv;
        }
        /*
         * Bump refcount so that remove_proc_entry will wail for ->llseek to
         * complete.
         */
-       pde->pde_users++;
+       atomic_inc(&pde->pde_users);
+
        /*
-        * Save function pointer under lock, to protect against ->proc_fops
-        * NULL'ifying right after ->pde_unload_lock is dropped.
+        * Save function pointer under rcu lock, to protect against
+        * ->proc_fops NULL'ifying by remove_proc_entry.
         */
-       llseek = pde->proc_fops->llseek;
-       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       llseek = fops->llseek;
+       rcu_read_unlock();
 
        if (!llseek)
                llseek = default_llseek;
@@ -183,15 +178,17 @@ static ssize_t proc_reg_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count,
        struct proc_dir_entry *pde = PDE(file_inode(file));
        ssize_t rv = -EIO;
        ssize_t (*read)(struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
+       const struct file_operations *fops;
 
-       spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
-       if (!pde->proc_fops) {
-               spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       rcu_read_lock();
+       fops = rcu_dereference(pde->proc_fops);
+       if (!fops) {
+               rcu_read_unlock();
                return rv;
        }
-       pde->pde_users++;
-       read = pde->proc_fops->read;
-       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       atomic_inc(&pde->pde_users);
+       read = fops->read;
+       rcu_read_unlock();
 
        if (read)
                rv = read(file, buf, count, ppos);
@@ -205,15 +202,17 @@ static ssize_t proc_reg_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t
        struct proc_dir_entry *pde = PDE(file_inode(file));
        ssize_t rv = -EIO;
        ssize_t (*write)(struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
+       const struct file_operations *fops;
 
-       spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
-       if (!pde->proc_fops) {
-               spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       rcu_read_lock();
+       fops = rcu_dereference(pde->proc_fops);
+       if (!fops) {
+               rcu_read_unlock();
                return rv;
        }
-       pde->pde_users++;
-       write = pde->proc_fops->write;
-       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       atomic_inc(&pde->pde_users);
+       write = fops->write;
+       rcu_read_unlock();
 
        if (write)
                rv = write(file, buf, count, ppos);
@@ -227,15 +226,17 @@ static unsigned int proc_reg_poll(struct file *file, struct poll_table_struct *p
        struct proc_dir_entry *pde = PDE(file_inode(file));
        unsigned int rv = DEFAULT_POLLMASK;
        unsigned int (*poll)(struct file *, struct poll_table_struct *);
+       const struct file_operations *fops;
 
-       spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
-       if (!pde->proc_fops) {
-               spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       rcu_read_lock();
+       fops = rcu_dereference(pde->proc_fops);
+       if (!fops) {
+               rcu_read_unlock();
                return rv;
        }
-       pde->pde_users++;
-       poll = pde->proc_fops->poll;
-       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       atomic_inc(&pde->pde_users);
+       poll = fops->poll;
+       rcu_read_unlock();
 
        if (poll)
                rv = poll(file, pts);
@@ -249,15 +250,17 @@ static long proc_reg_unlocked_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigne
        struct proc_dir_entry *pde = PDE(file_inode(file));
        long rv = -ENOTTY;
        long (*ioctl)(struct file *, unsigned int, unsigned long);
+       const struct file_operations *fops;
 
-       spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
-       if (!pde->proc_fops) {
-               spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       rcu_read_lock();
+       fops = rcu_dereference(pde->proc_fops);
+       if (!fops) {
+               rcu_read_unlock();
                return rv;
        }
-       pde->pde_users++;
-       ioctl = pde->proc_fops->unlocked_ioctl;
-       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       atomic_inc(&pde->pde_users);
+       ioctl = fops->unlocked_ioctl;
+       rcu_read_unlock();
 
        if (ioctl)
                rv = ioctl(file, cmd, arg);
@@ -272,15 +275,17 @@ static long proc_reg_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned
        struct proc_dir_entry *pde = PDE(file_inode(file));
        long rv = -ENOTTY;
        long (*compat_ioctl)(struct file *, unsigned int, unsigned long);
+       const struct file_operations *fops;
 
-       spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
-       if (!pde->proc_fops) {
-               spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       rcu_read_lock();
+       fops = rcu_dereference(pde->proc_fops);
+       if (!fops) {
+               rcu_read_unlock();
                return rv;
        }
-       pde->pde_users++;
+       atomic_inc(&pde->pde_users);
        compat_ioctl = pde->proc_fops->compat_ioctl;
-       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       rcu_read_unlock();
 
        if (compat_ioctl)
                rv = compat_ioctl(file, cmd, arg);
@@ -295,15 +300,17 @@ static int proc_reg_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
        struct proc_dir_entry *pde = PDE(file_inode(file));
        int rv = -EIO;
        int (*mmap)(struct file *, struct vm_area_struct *);
+       const struct file_operations *fops;
 
-       spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
-       if (!pde->proc_fops) {
-               spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       rcu_read_lock();
+       fops = rcu_dereference(pde->proc_fops);
+       if (!fops) {
+               rcu_read_unlock();
                return rv;
        }
-       pde->pde_users++;
+       atomic_inc(&pde->pde_users);
        mmap = pde->proc_fops->mmap;
-       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       rcu_read_unlock();
 
        if (mmap)
                rv = mmap(file, vma);
@@ -319,6 +326,7 @@ static int proc_reg_open(struct inode *inode, struct file *file)
        int (*open)(struct inode *, struct file *);
        int (*release)(struct inode *, struct file *);
        struct pde_opener *pdeo;
+       const struct file_operations *fops;
 
        /*
         * What for, you ask? Well, we can have open, rmmod, remove_proc_entry
@@ -334,32 +342,33 @@ static int proc_reg_open(struct inode *inode, struct file *file)
        if (!pdeo)
                return -ENOMEM;
 
-       spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
-       if (!pde->proc_fops) {
-               spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       rcu_read_lock();
+       fops = rcu_dereference(pde->proc_fops);
+       if (!fops) {
+               rcu_read_unlock();
                kfree(pdeo);
                return -ENOENT;
        }
-       pde->pde_users++;
-       open = pde->proc_fops->open;
-       release = pde->proc_fops->release;
-       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       atomic_inc(&pde->pde_users);
+       open = fops->open;
+       release = fops->release;
+       rcu_read_lock();
 
        if (open)
                rv = open(inode, file);
 
-       spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
        if (rv == 0 && release) {
                /* To know what to release. */
                pdeo->inode = inode;
                pdeo->file = file;
                /* Strictly for "too late" ->release in proc_reg_release(). */
                pdeo->release = release;
+               spin_lock(&pde->pde_openers_lock);
                list_add(&pdeo->lh, &pde->pde_openers);
+               spin_unlock(&pde->pde_openers_lock);
        } else
                kfree(pdeo);
-       __pde_users_dec(pde);
-       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       pde_users_dec(pde);
        return rv;
 }
 
@@ -368,10 +377,14 @@ static struct pde_opener *find_pde_opener(struct proc_dir_entry *pde,
 {
        struct pde_opener *pdeo;
 
+       spin_lock(&pde->pde_openers_lock);
        list_for_each_entry(pdeo, &pde->pde_openers, lh) {
-               if (pdeo->inode == inode && pdeo->file == file)
+               if (pdeo->inode == inode && pdeo->file == file) {
+                       spin_unlock(&pde->pde_openers_lock);
                        return pdeo;
+               }
        }
+       spin_unlock(&pde->pde_openers_lock);
        return NULL;
 }
 
@@ -381,10 +394,12 @@ static int proc_reg_release(struct inode *inode, struct file *file)
        int rv = 0;
        int (*release)(struct inode *, struct file *);
        struct pde_opener *pdeo;
+       const struct file_operations *fops;
 
-       spin_lock(&pde->pde_unload_lock);
        pdeo = find_pde_opener(pde, inode, file);
-       if (!pde->proc_fops) {
+       rcu_read_lock();
+       fops = rcu_dereference(pde->proc_fops);
+       if (!fops) {
                /*
                 * Can't simply exit, __fput() will think that everything is OK,
                 * and move on to freeing struct file. remove_proc_entry() will
@@ -394,21 +409,23 @@ static int proc_reg_release(struct inode *inode, struct file *file)
                 * But if opener is removed from list, who will ->release it?
                 */
                if (pdeo) {
+                       spin_lock(&pde->pde_openers_lock);
                        list_del(&pdeo->lh);
-                       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+                       spin_unlock(&pde->pde_openers_lock);
                        rv = pdeo->release(inode, file);
                        kfree(pdeo);
-               } else
-                       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+               }
                return rv;
        }
-       pde->pde_users++;
-       release = pde->proc_fops->release;
+       atomic_inc(&pde->pde_users);
+       release = fops->release;
+       rcu_read_unlock();
        if (pdeo) {
+               spin_lock(&pde->pde_openers_lock);
                list_del(&pdeo->lh);
-               kfree(pdeo);
+               spin_unlock(&pde->pde_openers_lock);
        }
-       spin_unlock(&pde->pde_unload_lock);
+       kfree(pdeo);
 
        if (release)
                rv = release(inode, file);
index 8307f2f94d860f46139b6a20d6795a9186704c19..bd828e09535993dfd2340ff0fbe0096e4334cc32 100644 (file)
@@ -68,16 +68,16 @@ struct proc_dir_entry {
         * If you're allocating ->proc_fops dynamically, save a pointer
         * somewhere.
         */
-       const struct file_operations *proc_fops;
+       const struct file_operations __rcu *proc_fops;
        struct proc_dir_entry *next, *parent, *subdir;
        void *data;
        read_proc_t *read_proc;
        write_proc_t *write_proc;
        atomic_t count;         /* use count */
-       int pde_users;  /* number of callers into module in progress */
+       atomic_t pde_users;     /* number of callers into module in progress */
        struct completion *pde_unload_completion;
+       spinlock_t pde_openers_lock;
        struct list_head pde_openers;   /* who did ->open, but not ->release */
-       spinlock_t pde_unload_lock; /* proc_fops checks and pde_users bumps */
        u8 namelen;
        char name[];
 };