locking/qspinlock: Prefetch the next node cacheline
authorWaiman Long <Waiman.Long@hpe.com>
Tue, 10 Nov 2015 00:09:22 +0000 (19:09 -0500)
committerIngo Molnar <mingo@kernel.org>
Mon, 23 Nov 2015 09:01:59 +0000 (10:01 +0100)
A queue head CPU, after acquiring the lock, will have to notify
the next CPU in the wait queue that it has became the new queue
head. This involves loading a new cacheline from the MCS node of the
next CPU. That operation can be expensive and add to the latency of
locking operation.

This patch addes code to optmistically prefetch the next MCS node
cacheline if the next pointer is defined and it has been spinning
for the MCS lock for a while. This reduces the locking latency and
improves the system throughput.

The performance change will depend on whether the prefetch overhead
can be hidden within the latency of the lock spin loop. On really
short critical section, there may not be performance gain at all. With
longer critical section, however, it was found to have a performance
boost of 5-10% over a range of different queue depths with a spinlock
loop microbenchmark.

Signed-off-by: Waiman Long <Waiman.Long@hpe.com>
Signed-off-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Cc: Andrew Morton <akpm@linux-foundation.org>
Cc: Davidlohr Bueso <dave@stgolabs.net>
Cc: Douglas Hatch <doug.hatch@hpe.com>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Scott J Norton <scott.norton@hpe.com>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Link: http://lkml.kernel.org/r/1447114167-47185-3-git-send-email-Waiman.Long@hpe.com
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>
kernel/locking/qspinlock.c

index 7868418ea58683d320eae318ab0dd029334ca47c..365b2033f55eda18e73654f95e2310e7fcef8f89 100644 (file)
@@ -407,6 +407,16 @@ queue:
 
                pv_wait_node(node);
                arch_mcs_spin_lock_contended(&node->locked);
+
+               /*
+                * While waiting for the MCS lock, the next pointer may have
+                * been set by another lock waiter. We optimistically load
+                * the next pointer & prefetch the cacheline for writing
+                * to reduce latency in the upcoming MCS unlock operation.
+                */
+               next = READ_ONCE(node->next);
+               if (next)
+                       prefetchw(next);
        }
 
        /*