net: Pull out core bits of __netdev_alloc_skb and add __napi_alloc_skb
authorAlexander Duyck <alexander.h.duyck@redhat.com>
Wed, 10 Dec 2014 03:40:49 +0000 (19:40 -0800)
committerDavid S. Miller <davem@davemloft.net>
Wed, 10 Dec 2014 18:31:57 +0000 (13:31 -0500)
This change pulls the core functionality out of __netdev_alloc_skb and
places them in a new function named __alloc_rx_skb.  The reason for doing
this is to make these bits accessible to a new function __napi_alloc_skb.
In addition __alloc_rx_skb now has a new flags value that is used to
determine which page frag pool to allocate from.  If the SKB_ALLOC_NAPI
flag is set then the NAPI pool is used.  The advantage of this is that we
do not have to use local_irq_save/restore when accessing the NAPI pool from
NAPI context.

In my test setup I saw at least 11ns of savings using the napi_alloc_skb
function versus the netdev_alloc_skb function, most of this being due to
the fact that we didn't have to call local_irq_save/restore.

The main use case for napi_alloc_skb would be for things such as copybreak
or page fragment based receive paths where an skb is allocated after the
data has been received instead of before.

Signed-off-by: Alexander Duyck <alexander.h.duyck@redhat.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
include/linux/skbuff.h
net/core/dev.c
net/core/skbuff.c

index 736cc99f3f6c69054e7b865e982b74e3c70ef3ad..85ab7d72b54c2f269812015b19544674bc6dcd72 100644 (file)
@@ -151,6 +151,7 @@ struct net_device;
 struct scatterlist;
 struct pipe_inode_info;
 struct iov_iter;
+struct napi_struct;
 
 #if defined(CONFIG_NF_CONNTRACK) || defined(CONFIG_NF_CONNTRACK_MODULE)
 struct nf_conntrack {
@@ -673,6 +674,7 @@ struct sk_buff {
 
 #define SKB_ALLOC_FCLONE       0x01
 #define SKB_ALLOC_RX           0x02
+#define SKB_ALLOC_NAPI         0x04
 
 /* Returns true if the skb was allocated from PFMEMALLOC reserves */
 static inline bool skb_pfmemalloc(const struct sk_buff *skb)
@@ -2165,6 +2167,13 @@ static inline struct sk_buff *netdev_alloc_skb_ip_align(struct net_device *dev,
 }
 
 void *napi_alloc_frag(unsigned int fragsz);
+struct sk_buff *__napi_alloc_skb(struct napi_struct *napi,
+                                unsigned int length, gfp_t gfp_mask);
+static inline struct sk_buff *napi_alloc_skb(struct napi_struct *napi,
+                                            unsigned int length)
+{
+       return __napi_alloc_skb(napi, length, GFP_ATOMIC);
+}
 
 /**
  * __dev_alloc_pages - allocate page for network Rx
index 3f191da383f6197dedc6dcf5468d7b646d29a85a..80f798da3d9f9a828048ee583f3feb90e48c1604 100644 (file)
@@ -4172,7 +4172,7 @@ struct sk_buff *napi_get_frags(struct napi_struct *napi)
        struct sk_buff *skb = napi->skb;
 
        if (!skb) {
-               skb = netdev_alloc_skb_ip_align(napi->dev, GRO_MAX_HEAD);
+               skb = napi_alloc_skb(napi, GRO_MAX_HEAD);
                napi->skb = skb;
        }
        return skb;
index 56ed17cd2151e754abaaf42005bda4319a8783f2..ae13ef6b3ea7f40b6843fa2d5b33fc06de0cb0b5 100644 (file)
@@ -444,10 +444,13 @@ void *napi_alloc_frag(unsigned int fragsz)
 EXPORT_SYMBOL(napi_alloc_frag);
 
 /**
- *     __netdev_alloc_skb - allocate an skbuff for rx on a specific device
- *     @dev: network device to receive on
+ *     __alloc_rx_skb - allocate an skbuff for rx
  *     @length: length to allocate
  *     @gfp_mask: get_free_pages mask, passed to alloc_skb
+ *     @flags: If SKB_ALLOC_RX is set, __GFP_MEMALLOC will be used for
+ *             allocations in case we have to fallback to __alloc_skb()
+ *             If SKB_ALLOC_NAPI is set, page fragment will be allocated
+ *             from napi_cache instead of netdev_cache.
  *
  *     Allocate a new &sk_buff and assign it a usage count of one. The
  *     buffer has unspecified headroom built in. Users should allocate
@@ -456,11 +459,11 @@ EXPORT_SYMBOL(napi_alloc_frag);
  *
  *     %NULL is returned if there is no free memory.
  */
-struct sk_buff *__netdev_alloc_skb(struct net_device *dev,
-                                  unsigned int length, gfp_t gfp_mask)
+static struct sk_buff *__alloc_rx_skb(unsigned int length, gfp_t gfp_mask,
+                                     int flags)
 {
        struct sk_buff *skb = NULL;
-       unsigned int fragsz = SKB_DATA_ALIGN(length + NET_SKB_PAD) +
+       unsigned int fragsz = SKB_DATA_ALIGN(length) +
                              SKB_DATA_ALIGN(sizeof(struct skb_shared_info));
 
        if (fragsz <= PAGE_SIZE && !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | GFP_DMA))) {
@@ -469,7 +472,9 @@ struct sk_buff *__netdev_alloc_skb(struct net_device *dev,
                if (sk_memalloc_socks())
                        gfp_mask |= __GFP_MEMALLOC;
 
-               data = __netdev_alloc_frag(fragsz, gfp_mask);
+               data = (flags & SKB_ALLOC_NAPI) ?
+                       __napi_alloc_frag(fragsz, gfp_mask) :
+                       __netdev_alloc_frag(fragsz, gfp_mask);
 
                if (likely(data)) {
                        skb = build_skb(data, fragsz);
@@ -477,17 +482,72 @@ struct sk_buff *__netdev_alloc_skb(struct net_device *dev,
                                put_page(virt_to_head_page(data));
                }
        } else {
-               skb = __alloc_skb(length + NET_SKB_PAD, gfp_mask,
+               skb = __alloc_skb(length, gfp_mask,
                                  SKB_ALLOC_RX, NUMA_NO_NODE);
        }
+       return skb;
+}
+
+/**
+ *     __netdev_alloc_skb - allocate an skbuff for rx on a specific device
+ *     @dev: network device to receive on
+ *     @length: length to allocate
+ *     @gfp_mask: get_free_pages mask, passed to alloc_skb
+ *
+ *     Allocate a new &sk_buff and assign it a usage count of one. The
+ *     buffer has NET_SKB_PAD headroom built in. Users should allocate
+ *     the headroom they think they need without accounting for the
+ *     built in space. The built in space is used for optimisations.
+ *
+ *     %NULL is returned if there is no free memory.
+ */
+struct sk_buff *__netdev_alloc_skb(struct net_device *dev,
+                                  unsigned int length, gfp_t gfp_mask)
+{
+       struct sk_buff *skb;
+
+       length += NET_SKB_PAD;
+       skb = __alloc_rx_skb(length, gfp_mask, 0);
+
        if (likely(skb)) {
                skb_reserve(skb, NET_SKB_PAD);
                skb->dev = dev;
        }
+
        return skb;
 }
 EXPORT_SYMBOL(__netdev_alloc_skb);
 
+/**
+ *     __napi_alloc_skb - allocate skbuff for rx in a specific NAPI instance
+ *     @napi: napi instance this buffer was allocated for
+ *     @length: length to allocate
+ *     @gfp_mask: get_free_pages mask, passed to alloc_skb and alloc_pages
+ *
+ *     Allocate a new sk_buff for use in NAPI receive.  This buffer will
+ *     attempt to allocate the head from a special reserved region used
+ *     only for NAPI Rx allocation.  By doing this we can save several
+ *     CPU cycles by avoiding having to disable and re-enable IRQs.
+ *
+ *     %NULL is returned if there is no free memory.
+ */
+struct sk_buff *__napi_alloc_skb(struct napi_struct *napi,
+                                unsigned int length, gfp_t gfp_mask)
+{
+       struct sk_buff *skb;
+
+       length += NET_SKB_PAD + NET_IP_ALIGN;
+       skb = __alloc_rx_skb(length, gfp_mask, SKB_ALLOC_NAPI);
+
+       if (likely(skb)) {
+               skb_reserve(skb, NET_SKB_PAD + NET_IP_ALIGN);
+               skb->dev = napi->dev;
+       }
+
+       return skb;
+}
+EXPORT_SYMBOL(__napi_alloc_skb);
+
 void skb_add_rx_frag(struct sk_buff *skb, int i, struct page *page, int off,
                     int size, unsigned int truesize)
 {