mm/filemap: optimize filemap folio adding
authorKairui Song <kasong@tencent.com>
Mon, 15 Apr 2024 17:18:56 +0000 (01:18 +0800)
committerAndrew Morton <akpm@linux-foundation.org>
Fri, 26 Apr 2024 03:56:09 +0000 (20:56 -0700)
commit6758c1128ceb45d1a35298912b974eb4895b7dd9
treeaeee300a90f92bab8165cc2a4bd9c1a6b095ce4f
parenta4864671ca0bf51c8e78242951741df52c06766f
mm/filemap: optimize filemap folio adding

Instead of doing multiple tree walks, do one optimism range check with
lock hold, and exit if raced with another insertion.  If a shadow exists,
check it with a new xas_get_order helper before releasing the lock to
avoid redundant tree walks for getting its order.

Drop the lock and do the allocation only if a split is needed.

In the best case, it only need to walk the tree once.  If it needs to
alloc and split, 3 walks are issued (One for first ranged conflict check
and order retrieving, one for the second check after allocation, one for
the insert after split).

Testing with 4K pages, in an 8G cgroup, with 16G brd as block device:

  echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

  fio -name=cached --numjobs=16 --filename=/mnt/test.img \
    --buffered=1 --ioengine=mmap --rw=randread --time_based \
    --ramp_time=30s --runtime=5m --group_reporting

Before:
bw (  MiB/s): min= 1027, max= 3520, per=100.00%, avg=2445.02, stdev=18.90, samples=8691
iops        : min=263001, max=901288, avg=625924.36, stdev=4837.28, samples=8691

After (+7.3%):
bw (  MiB/s): min=  493, max= 3947, per=100.00%, avg=2625.56, stdev=25.74, samples=8651
iops        : min=126454, max=1010681, avg=672142.61, stdev=6590.48, samples=8651

Test result with THP (do a THP randread then switch to 4K page in hope it
issues a lot of splitting):

  echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

  fio -name=cached --numjobs=16 --filename=/mnt/test.img \
      --buffered=1 --ioengine=mmap -thp=1 --readonly \
      --rw=randread --time_based --ramp_time=30s --runtime=10m \
      --group_reporting

  fio -name=cached --numjobs=16 --filename=/mnt/test.img \
      --buffered=1 --ioengine=mmap \
      --rw=randread --time_based --runtime=5s --group_reporting

Before:
bw (  KiB/s): min= 4141, max=14202, per=100.00%, avg=7935.51, stdev=96.85, samples=18976
iops        : min= 1029, max= 3548, avg=1979.52, stdev=24.23, samples=18976ยท

READ: bw=4545B/s (4545B/s), 4545B/s-4545B/s (4545B/s-4545B/s), io=64.0KiB (65.5kB), run=14419-14419msec

After (+12.5%):
bw (  KiB/s): min= 4611, max=15370, per=100.00%, avg=8928.74, stdev=105.17, samples=19146
iops        : min= 1151, max= 3842, avg=2231.27, stdev=26.29, samples=19146

READ: bw=4635B/s (4635B/s), 4635B/s-4635B/s (4635B/s-4635B/s), io=64.0KiB (65.5kB), run=14137-14137msec

The performance is better for both 4K (+7.5%) and THP (+12.5%) cached read.

Link: https://lkml.kernel.org/r/20240415171857.19244-5-ryncsn@gmail.com
Signed-off-by: Kairui Song <kasong@tencent.com>
Cc: Matthew Wilcox (Oracle) <willy@infradead.org>
Signed-off-by: Andrew Morton <akpm@linux-foundation.org>
lib/test_xarray.c
mm/filemap.c