blk-mq: use sparser tag layout for lower queue depth
authorJens Axboe <axboe@fb.com>
Fri, 9 May 2014 19:41:15 +0000 (13:41 -0600)
committerJens Axboe <axboe@fb.com>
Fri, 9 May 2014 19:41:15 +0000 (13:41 -0600)
For best performance, spreading tags over multiple cachelines
makes the tagging more efficient on multicore systems. But since
we have 8 * sizeof(unsigned long) tags per cacheline, we don't
always get a nice spread.

Attempt to spread the tags over at least 4 cachelines, using fewer
number of bits per unsigned long if we have to. This improves
tagging performance in setups with 32-128 tags. For higher depths,
the spread is the same as before (BITS_PER_LONG tags per cacheline).

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@fb.com>
block/blk-mq-tag.c
block/blk-mq-tag.h

index 467f3a20b3555e778e028107f38fc8dee0dda850..6c78c08865e32e7b634391f86c78d7497e2a8c02 100644 (file)
@@ -44,7 +44,7 @@ static int __bt_get_word(struct blk_mq_bitmap *bm, unsigned int last_tag)
 {
        int tag, org_last_tag, end;
 
-       org_last_tag = last_tag = TAG_TO_BIT(last_tag);
+       org_last_tag = last_tag;
        end = bm->depth;
        do {
 restart:
@@ -84,12 +84,12 @@ static int __bt_get(struct blk_mq_bitmap_tags *bt, unsigned int *tag_cache)
        int index, i, tag;
 
        last_tag = org_last_tag = *tag_cache;
-       index = TAG_TO_INDEX(last_tag);
+       index = TAG_TO_INDEX(bt, last_tag);
 
        for (i = 0; i < bt->map_nr; i++) {
-               tag = __bt_get_word(&bt->map[index], last_tag);
+               tag = __bt_get_word(&bt->map[index], TAG_TO_BIT(bt, last_tag));
                if (tag != -1) {
-                       tag += index * BITS_PER_LONG;
+                       tag += (index << bt->bits_per_word);
                        goto done;
                }
 
@@ -233,10 +233,10 @@ static struct bt_wait_state *bt_wake_ptr(struct blk_mq_bitmap_tags *bt)
 
 static void bt_clear_tag(struct blk_mq_bitmap_tags *bt, unsigned int tag)
 {
-       const int index = TAG_TO_INDEX(tag);
+       const int index = TAG_TO_INDEX(bt, tag);
        struct bt_wait_state *bs;
 
-       clear_bit(TAG_TO_BIT(tag), &bt->map[index].word);
+       clear_bit(TAG_TO_BIT(bt, tag), &bt->map[index].word);
 
        bs = bt_wake_ptr(bt);
        if (bs && atomic_dec_and_test(&bs->wait_cnt)) {
@@ -292,7 +292,7 @@ static void bt_for_each_free(struct blk_mq_bitmap_tags *bt,
                        bit++;
                } while (1);
 
-               off += BITS_PER_LONG;
+               off += (1 << bt->bits_per_word);
        }
 }
 
@@ -333,14 +333,31 @@ static int bt_alloc(struct blk_mq_bitmap_tags *bt, unsigned int depth,
 {
        int i;
 
+       bt->bits_per_word = ilog2(BITS_PER_LONG);
+
        /*
         * Depth can be zero for reserved tags, that's not a failure
         * condition.
         */
        if (depth) {
-               int nr, i, map_depth;
+               unsigned int nr, i, map_depth, tags_per_word;
+
+               tags_per_word = (1 << bt->bits_per_word);
+
+               /*
+                * If the tag space is small, shrink the number of tags
+                * per word so we spread over a few cachelines, at least.
+                * If less than 4 tags, just forget about it, it's not
+                * going to work optimally anyway.
+                */
+               if (depth >= 4) {
+                       while (tags_per_word * 4 > depth) {
+                               bt->bits_per_word--;
+                               tags_per_word = (1 << bt->bits_per_word);
+                       }
+               }
 
-               nr = ALIGN(depth, BITS_PER_LONG) / BITS_PER_LONG;
+               nr = ALIGN(depth, tags_per_word) / tags_per_word;
                bt->map = kzalloc_node(nr * sizeof(struct blk_mq_bitmap),
                                                GFP_KERNEL, node);
                if (!bt->map)
@@ -349,8 +366,8 @@ static int bt_alloc(struct blk_mq_bitmap_tags *bt, unsigned int depth,
                bt->map_nr = nr;
                map_depth = depth;
                for (i = 0; i < nr; i++) {
-                       bt->map[i].depth = min(map_depth, BITS_PER_LONG);
-                       map_depth -= BITS_PER_LONG;
+                       bt->map[i].depth = min(map_depth, tags_per_word);
+                       map_depth -= tags_per_word;
                }
        }
 
@@ -443,8 +460,10 @@ ssize_t blk_mq_tag_sysfs_show(struct blk_mq_tags *tags, char *page)
        if (!tags)
                return 0;
 
-       page += sprintf(page, "nr_tags=%u, reserved_tags=%u\n",
-                       tags->nr_tags, tags->nr_reserved_tags);
+       page += sprintf(page, "nr_tags=%u, reserved_tags=%u, "
+                       "bits_per_word=%u\n",
+                       tags->nr_tags, tags->nr_reserved_tags,
+                       tags->bitmap_tags.bits_per_word);
 
        free = bt_unused_tags(&tags->bitmap_tags);
        res = bt_unused_tags(&tags->breserved_tags);
index 06d4a2f0f7a04f10c218238d4620040f8a4f513a..7aa9f06654898e8f0b1e7ffdc96ef907aeb6fa4f 100644 (file)
@@ -11,8 +11,8 @@ struct bt_wait_state {
        wait_queue_head_t wait;
 } ____cacheline_aligned_in_smp;
 
-#define TAG_TO_INDEX(tag)      ((tag) / BITS_PER_LONG)
-#define TAG_TO_BIT(tag)                ((tag) & (BITS_PER_LONG - 1))
+#define TAG_TO_INDEX(bt, tag)  ((tag) >> (bt)->bits_per_word)
+#define TAG_TO_BIT(bt, tag)    ((tag) & ((1 << (bt)->bits_per_word) - 1))
 
 struct blk_mq_bitmap {
        unsigned long word;
@@ -22,9 +22,10 @@ struct blk_mq_bitmap {
 struct blk_mq_bitmap_tags {
        unsigned int depth;
        unsigned int wake_cnt;
+       unsigned int bits_per_word;
 
-       struct blk_mq_bitmap *map;
        unsigned int map_nr;
+       struct blk_mq_bitmap *map;
 
        unsigned int wake_index;
        struct bt_wait_state *bs;