mm: memcg/slab: pre-allocate obj_cgroups for slab caches with SLAB_ACCOUNT
authorRoman Gushchin <guro@fb.com>
Wed, 24 Feb 2021 20:03:11 +0000 (12:03 -0800)
committerLinus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Wed, 24 Feb 2021 21:38:29 +0000 (13:38 -0800)
In general it's unknown in advance if a slab page will contain accounted
objects or not.  In order to avoid memory waste, an obj_cgroup vector is
allocated dynamically when a need to account of a new object arises.  Such
approach is memory efficient, but requires an expensive cmpxchg() to set
up the memcg/objcgs pointer, because an allocation can race with a
different allocation on another cpu.

But in some common cases it's known for sure that a slab page will contain
accounted objects: if the page belongs to a slab cache with a SLAB_ACCOUNT
flag set.  It includes such popular objects like vm_area_struct, anon_vma,
task_struct, etc.

In such cases we can pre-allocate the objcgs vector and simple assign it
to the page without any atomic operations, because at this early stage the
page is not visible to anyone else.

A very simplistic benchmark (allocating 10000000 64-bytes objects in a
row) shows ~15% win.  In the real life it seems that most workloads are
not very sensitive to the speed of (accounted) slab allocations.

[guro@fb.com: open-code set_page_objcgs() and add some comments, by Johannes]
Link: https://lkml.kernel.org/r/20201113001926.GA2934489@carbon.dhcp.thefacebook.com
[akpm@linux-foundation.org: fix it for mm-slub-call-account_slab_page-after-slab-page-initialization-fix.patch]

Link: https://lkml.kernel.org/r/20201110195753.530157-2-guro@fb.com
Signed-off-by: Roman Gushchin <guro@fb.com>
Acked-by: Johannes Weiner <hannes@cmpxchg.org>
Reviewed-by: Shakeel Butt <shakeelb@google.com>
Cc: Michal Hocko <mhocko@kernel.org>
Cc: Christoph Lameter <cl@linux.com>
Signed-off-by: Andrew Morton <akpm@linux-foundation.org>
Signed-off-by: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
include/linux/memcontrol.h
mm/memcontrol.c
mm/slab.c
mm/slab.h
mm/slub.c

index eeb0b52..7a4dd1c 100644 (file)
@@ -475,19 +475,6 @@ static inline struct obj_cgroup **page_objcgs_check(struct page *page)
        return (struct obj_cgroup **)(memcg_data & ~MEMCG_DATA_FLAGS_MASK);
 }
 
-/*
- * set_page_objcgs - associate a page with a object cgroups vector
- * @page: a pointer to the page struct
- * @objcgs: a pointer to the object cgroups vector
- *
- * Atomically associates a page with a vector of object cgroups.
- */
-static inline bool set_page_objcgs(struct page *page,
-                                       struct obj_cgroup **objcgs)
-{
-       return !cmpxchg(&page->memcg_data, 0, (unsigned long)objcgs |
-                       MEMCG_DATA_OBJCGS);
-}
 #else
 static inline struct obj_cgroup **page_objcgs(struct page *page)
 {
@@ -498,12 +485,6 @@ static inline struct obj_cgroup **page_objcgs_check(struct page *page)
 {
        return NULL;
 }
-
-static inline bool set_page_objcgs(struct page *page,
-                                       struct obj_cgroup **objcgs)
-{
-       return true;
-}
 #endif
 
 static __always_inline bool memcg_stat_item_in_bytes(int idx)
index 0b9bd35..60ce452 100644 (file)
@@ -2935,9 +2935,10 @@ static void commit_charge(struct page *page, struct mem_cgroup *memcg)
 
 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
 int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
-                                gfp_t gfp)
+                                gfp_t gfp, bool new_page)
 {
        unsigned int objects = objs_per_slab_page(s, page);
+       unsigned long memcg_data;
        void *vec;
 
        vec = kcalloc_node(objects, sizeof(struct obj_cgroup *), gfp,
@@ -2945,11 +2946,25 @@ int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
        if (!vec)
                return -ENOMEM;
 
-       if (!set_page_objcgs(page, vec))
+       memcg_data = (unsigned long) vec | MEMCG_DATA_OBJCGS;
+       if (new_page) {
+               /*
+                * If the slab page is brand new and nobody can yet access
+                * it's memcg_data, no synchronization is required and
+                * memcg_data can be simply assigned.
+                */
+               page->memcg_data = memcg_data;
+       } else if (cmpxchg(&page->memcg_data, 0, memcg_data)) {
+               /*
+                * If the slab page is already in use, somebody can allocate
+                * and assign obj_cgroups in parallel. In this case the existing
+                * objcg vector should be reused.
+                */
                kfree(vec);
-       else
-               kmemleak_not_leak(vec);
+               return 0;
+       }
 
+       kmemleak_not_leak(vec);
        return 0;
 }
 
index cdad64b..9c9e0c2 100644 (file)
--- a/mm/slab.c
+++ b/mm/slab.c
@@ -1379,7 +1379,7 @@ static struct page *kmem_getpages(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags,
                return NULL;
        }
 
-       account_slab_page(page, cachep->gfporder, cachep);
+       account_slab_page(page, cachep->gfporder, cachep, flags);
        __SetPageSlab(page);
        /* Record if ALLOC_NO_WATERMARKS was set when allocating the slab */
        if (sk_memalloc_socks() && page_is_pfmemalloc(page))
index 48dc466..076582f 100644 (file)
--- a/mm/slab.h
+++ b/mm/slab.h
@@ -238,7 +238,7 @@ static inline bool kmem_cache_debug_flags(struct kmem_cache *s, slab_flags_t fla
 
 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
 int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page, struct kmem_cache *s,
-                                gfp_t gfp);
+                                gfp_t gfp, bool new_page);
 
 static inline void memcg_free_page_obj_cgroups(struct page *page)
 {
@@ -315,7 +315,8 @@ static inline void memcg_slab_post_alloc_hook(struct kmem_cache *s,
                        page = virt_to_head_page(p[i]);
 
                        if (!page_objcgs(page) &&
-                           memcg_alloc_page_obj_cgroups(page, s, flags)) {
+                           memcg_alloc_page_obj_cgroups(page, s, flags,
+                                                        false)) {
                                obj_cgroup_uncharge(objcg, obj_full_size(s));
                                continue;
                        }
@@ -379,7 +380,8 @@ static inline struct mem_cgroup *memcg_from_slab_obj(void *ptr)
 }
 
 static inline int memcg_alloc_page_obj_cgroups(struct page *page,
-                                              struct kmem_cache *s, gfp_t gfp)
+                                              struct kmem_cache *s, gfp_t gfp,
+                                              bool new_page)
 {
        return 0;
 }
@@ -420,8 +422,12 @@ static inline struct kmem_cache *virt_to_cache(const void *obj)
 }
 
 static __always_inline void account_slab_page(struct page *page, int order,
-                                             struct kmem_cache *s)
+                                             struct kmem_cache *s,
+                                             gfp_t gfp)
 {
+       if (memcg_kmem_enabled() && (s->flags & SLAB_ACCOUNT))
+               memcg_alloc_page_obj_cgroups(page, s, gfp, true);
+
        mod_node_page_state(page_pgdat(page), cache_vmstat_idx(s),
                            PAGE_SIZE << order);
 }
index e0fef8f..ca56636 100644 (file)
--- a/mm/slub.c
+++ b/mm/slub.c
@@ -1785,7 +1785,7 @@ static struct page *allocate_slab(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, int node)
 
        page->objects = oo_objects(oo);
 
-       account_slab_page(page, oo_order(oo), s);
+       account_slab_page(page, oo_order(oo), s, flags);
 
        page->slab_cache = s;
        __SetPageSlab(page);