netfilter: connlimit: use keyed locks
authorFlorian Westphal <fw@strlen.de>
Wed, 12 Mar 2014 22:49:49 +0000 (23:49 +0100)
committerPablo Neira Ayuso <pablo@netfilter.org>
Mon, 17 Mar 2014 10:11:49 +0000 (11:11 +0100)
connlimit currently suffers from spinlock contention, example for
4-core system with rps enabled:

+  20.84%   ksoftirqd/2  [kernel.kallsyms] [k] _raw_spin_lock_bh
+  20.76%   ksoftirqd/1  [kernel.kallsyms] [k] _raw_spin_lock_bh
+  20.42%   ksoftirqd/0  [kernel.kallsyms] [k] _raw_spin_lock_bh
+   6.07%   ksoftirqd/2  [nf_conntrack]    [k] ____nf_conntrack_find
+   6.07%   ksoftirqd/1  [nf_conntrack]    [k] ____nf_conntrack_find
+   5.97%   ksoftirqd/0  [nf_conntrack]    [k] ____nf_conntrack_find
+   2.47%   ksoftirqd/2  [nf_conntrack]    [k] hash_conntrack_raw
+   2.45%   ksoftirqd/0  [nf_conntrack]    [k] hash_conntrack_raw
+   2.44%   ksoftirqd/1  [nf_conntrack]    [k] hash_conntrack_raw

May allow parallel lookup/insert/delete if the entry is hashed to
another slot.  With patch:

+  20.95%  ksoftirqd/0  [nf_conntrack] [k] ____nf_conntrack_find
+  20.50%  ksoftirqd/1  [nf_conntrack] [k] ____nf_conntrack_find
+  20.27%  ksoftirqd/2  [nf_conntrack] [k] ____nf_conntrack_find
+   5.76%  ksoftirqd/1  [nf_conntrack] [k] hash_conntrack_raw
+   5.39%  ksoftirqd/2  [nf_conntrack] [k] hash_conntrack_raw
+   5.35%  ksoftirqd/0  [nf_conntrack] [k] hash_conntrack_raw
+   2.00%  ksoftirqd/1  [kernel.kallsyms] [k] __rcu_read_unlock

Improved rx processing rate from ~35kpps to ~50 kpps.

Reviewed-by: Jesper Dangaard Brouer <brouer@redhat.com>
Signed-off-by: Florian Westphal <fw@strlen.de>
Signed-off-by: Pablo Neira Ayuso <pablo@netfilter.org>
net/netfilter/xt_connlimit.c

index a8eaabb03be93eba205435fbe0fd05dd4c4783b2..ad290cc1f69f20b7e4d2edcf430607f4838c2373 100644 (file)
@@ -31,6 +31,9 @@
 #include <net/netfilter/nf_conntrack_tuple.h>
 #include <net/netfilter/nf_conntrack_zones.h>
 
+#define CONNLIMIT_SLOTS        256
+#define CONNLIMIT_LOCK_SLOTS   32
+
 /* we will save the tuples of all connections we care about */
 struct xt_connlimit_conn {
        struct hlist_node               node;
@@ -39,8 +42,8 @@ struct xt_connlimit_conn {
 };
 
 struct xt_connlimit_data {
-       struct hlist_head       iphash[256];
-       spinlock_t              lock;
+       struct hlist_head       iphash[CONNLIMIT_SLOTS];
+       spinlock_t              locks[CONNLIMIT_LOCK_SLOTS];
 };
 
 static u_int32_t connlimit_rnd __read_mostly;
@@ -48,7 +51,8 @@ static struct kmem_cache *connlimit_conn_cachep __read_mostly;
 
 static inline unsigned int connlimit_iphash(__be32 addr)
 {
-       return jhash_1word((__force __u32)addr, connlimit_rnd) & 0xFF;
+       return jhash_1word((__force __u32)addr,
+                           connlimit_rnd) % CONNLIMIT_SLOTS;
 }
 
 static inline unsigned int
@@ -61,7 +65,8 @@ connlimit_iphash6(const union nf_inet_addr *addr,
        for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(addr->ip6); ++i)
                res.ip6[i] = addr->ip6[i] & mask->ip6[i];
 
-       return jhash2((u32 *)res.ip6, ARRAY_SIZE(res.ip6), connlimit_rnd) & 0xFF;
+       return jhash2((u32 *)res.ip6, ARRAY_SIZE(res.ip6),
+                      connlimit_rnd) % CONNLIMIT_SLOTS;
 }
 
 static inline bool already_closed(const struct nf_conn *conn)
@@ -183,7 +188,7 @@ static int count_them(struct net *net,
 
        hhead = &data->iphash[hash];
 
-       spin_lock_bh(&data->lock);
+       spin_lock_bh(&data->locks[hash % CONNLIMIT_LOCK_SLOTS]);
        count = count_hlist(net, hhead, tuple, addr, mask, family, &addit);
        if (addit) {
                if (add_hlist(hhead, tuple, addr))
@@ -191,7 +196,7 @@ static int count_them(struct net *net,
                else
                        count = -ENOMEM;
        }
-       spin_unlock_bh(&data->lock);
+       spin_unlock_bh(&data->locks[hash % CONNLIMIT_LOCK_SLOTS]);
 
        return count;
 }
@@ -227,7 +232,6 @@ connlimit_mt(const struct sk_buff *skb, struct xt_action_param *par)
 
        connections = count_them(net, info->data, tuple_ptr, &addr,
                                 &info->mask, par->family);
-
        if (connections < 0)
                /* kmalloc failed, drop it entirely */
                goto hotdrop;
@@ -268,7 +272,9 @@ static int connlimit_mt_check(const struct xt_mtchk_param *par)
                return -ENOMEM;
        }
 
-       spin_lock_init(&info->data->lock);
+       for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(info->data->locks); ++i)
+               spin_lock_init(&info->data->locks[i]);
+
        for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(info->data->iphash); ++i)
                INIT_HLIST_HEAD(&info->data->iphash[i]);
 
@@ -309,6 +315,10 @@ static struct xt_match connlimit_mt_reg __read_mostly = {
 static int __init connlimit_mt_init(void)
 {
        int ret;
+
+       BUILD_BUG_ON(CONNLIMIT_LOCK_SLOTS > CONNLIMIT_SLOTS);
+       BUILD_BUG_ON((CONNLIMIT_SLOTS % CONNLIMIT_LOCK_SLOTS) != 0);
+
        connlimit_conn_cachep = kmem_cache_create("xt_connlimit_conn",
                                           sizeof(struct xt_connlimit_conn),
                                           0, 0, NULL);