tcp: send in-queue bytes in cmsg upon read
authorSoheil Hassas Yeganeh <soheil@google.com>
Tue, 1 May 2018 19:39:15 +0000 (15:39 -0400)
committerDavid S. Miller <davem@davemloft.net>
Tue, 1 May 2018 22:56:29 +0000 (18:56 -0400)
commitb75eba76d3d72e2374fac999926dafef2997edd2
tree43e3ae67eeeae91a7d17c68a40140840494fcd70
parentab85539eb39773b9a155f98dd42984528a9c6e6c
tcp: send in-queue bytes in cmsg upon read

Applications with many concurrent connections, high variance
in receive queue length and tight memory bounds cannot
allocate worst-case buffer size to drain sockets. Knowing
the size of receive queue length, applications can optimize
how they allocate buffers to read from the socket.

The number of bytes pending on the socket is directly
available through ioctl(FIONREAD/SIOCINQ) and can be
approximated using getsockopt(MEMINFO) (rmem_alloc includes
skb overheads in addition to application data). But, both of
these options add an extra syscall per recvmsg. Moreover,
ioctl(FIONREAD/SIOCINQ) takes the socket lock.

Add the TCP_INQ socket option to TCP. When this socket
option is set, recvmsg() relays the number of bytes available
on the socket for reading to the application via the
TCP_CM_INQ control message.

Calculate the number of bytes after releasing the socket lock
to include the processed backlog, if any. To avoid an extra
branch in the hot path of recvmsg() for this new control
message, move all cmsg processing inside an existing branch for
processing receive timestamps. Since the socket lock is not held
when calculating the size of receive queue, TCP_INQ is a hint.
For example, it can overestimate the queue size by one byte,
if FIN is received.

With this method, applications can start reading from the socket
using a small buffer, and then use larger buffers based on the
remaining data when needed.

V3 change-log:
As suggested by David Miller, added loads with barrier
to check whether we have multiple threads calling recvmsg
in parallel. When that happens we lock the socket to
calculate inq.
V4 change-log:
Removed inline from a static function.

Signed-off-by: Soheil Hassas Yeganeh <soheil@google.com>
Signed-off-by: Yuchung Cheng <ycheng@google.com>
Signed-off-by: Willem de Bruijn <willemb@google.com>
Reviewed-by: Eric Dumazet <edumazet@google.com>
Reviewed-by: Neal Cardwell <ncardwell@google.com>
Suggested-by: David Miller <davem@davemloft.net>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
include/linux/tcp.h
include/uapi/linux/tcp.h
net/ipv4/tcp.c