]> git.ipfire.org Git - thirdparty/glibc.git/commit
nptl: Add backoff mechanism to spinlock loop
authorWangyang Guo <wangyang.guo@intel.com>
Fri, 6 May 2022 01:50:10 +0000 (01:50 +0000)
committerSunil K Pandey <skpgkp2@gmail.com>
Wed, 28 Sep 2022 22:36:46 +0000 (15:36 -0700)
commitea326b2e98e39a7e12b05b057206557488b20d61
tree3e3e641728a9b67c7a0d068c37a925891d447655
parent870d564e7cd7335734273c8f0fc01a49f5feccc5
nptl: Add backoff mechanism to spinlock loop

When mutiple threads waiting for lock at the same time, once lock owner
releases the lock, waiters will see lock available and all try to lock,
which may cause an expensive CAS storm.

Binary exponential backoff with random jitter is introduced. As try-lock
attempt increases, there is more likely that a larger number threads
compete for adaptive mutex lock, so increase wait time in exponential.
A random jitter is also added to avoid synchronous try-lock from other
threads.

v2: Remove read-check before try-lock for performance.

v3:
1. Restore read-check since it works well in some platform.
2. Make backoff arch dependent, and enable it for x86_64.
3. Limit max backoff to reduce latency in large critical section.

v4: Fix strict-prototypes error in sysdeps/nptl/pthread_mutex_backoff.h

v5: Commit log updated for regression in large critical section.

Result of pthread-mutex-locks bench

Test Platform: Xeon 8280L (2 socket, 112 CPUs in total)
First Row: thread number
First Col: critical section length
Values: backoff vs upstream, time based, low is better

non-critical-length: 1
1 2 4 8 16 32 64 112 140
0 0.99 0.58 0.52 0.49 0.43 0.44 0.46 0.52 0.54
1 0.98 0.43 0.56 0.50 0.44 0.45 0.50 0.56 0.57
2 0.99 0.41 0.57 0.51 0.45 0.47 0.48 0.60 0.61
4 0.99 0.45 0.59 0.53 0.48 0.49 0.52 0.64 0.65
8 1.00 0.66 0.71 0.63 0.56 0.59 0.66 0.72 0.71
16 0.97 0.78 0.91 0.73 0.67 0.70 0.79 0.80 0.80
32 0.95 1.17 0.98 0.87 0.82 0.86 0.89 0.90 0.90
64 0.96 0.95 1.01 1.01 0.98 1.00 1.03 0.99 0.99
128 0.99 1.01 1.01 1.17 1.08 1.12 1.02 0.97 1.02

non-critical-length: 32
1 2 4 8 16 32 64 112 140
0 1.03 0.97 0.75 0.65 0.58 0.58 0.56 0.70 0.70
1 0.94 0.95 0.76 0.65 0.58 0.58 0.61 0.71 0.72
2 0.97 0.96 0.77 0.66 0.58 0.59 0.62 0.74 0.74
4 0.99 0.96 0.78 0.66 0.60 0.61 0.66 0.76 0.77
8 0.99 0.99 0.84 0.70 0.64 0.66 0.71 0.80 0.80
16 0.98 0.97 0.95 0.76 0.70 0.73 0.81 0.85 0.84
32 1.04 1.12 1.04 0.89 0.82 0.86 0.93 0.91 0.91
64 0.99 1.15 1.07 1.00 0.99 1.01 1.05 0.99 0.99
128 1.00 1.21 1.20 1.22 1.25 1.31 1.12 1.10 0.99

non-critical-length: 128
1 2 4 8 16 32 64 112 140
0 1.02 1.00 0.99 0.67 0.61 0.61 0.61 0.74 0.73
1 0.95 0.99 1.00 0.68 0.61 0.60 0.60 0.74 0.74
2 1.00 1.04 1.00 0.68 0.59 0.61 0.65 0.76 0.76
4 1.00 0.96 0.98 0.70 0.63 0.63 0.67 0.78 0.77
8 1.01 1.02 0.89 0.73 0.65 0.67 0.71 0.81 0.80
16 0.99 0.96 0.96 0.79 0.71 0.73 0.80 0.84 0.84
32 0.99 0.95 1.05 0.89 0.84 0.85 0.94 0.92 0.91
64 1.00 0.99 1.16 1.04 1.00 1.02 1.06 0.99 0.99
128 1.00 1.06 0.98 1.14 1.39 1.26 1.08 1.02 0.98

There is regression in large critical section. But adaptive mutex is
aimed for "quick" locks. Small critical section is more common when
users choose to use adaptive pthread_mutex.

Signed-off-by: Wangyang Guo <wangyang.guo@intel.com>
Reviewed-by: H.J. Lu <hjl.tools@gmail.com>
(cherry picked from commit 8162147872491bb5b48e91543b19c49a29ae6b6d)
nptl/pthreadP.h
nptl/pthread_mutex_lock.c
sysdeps/nptl/pthread_mutex_backoff.h [new file with mode: 0644]
sysdeps/x86_64/nptl/pthread_mutex_backoff.h [new file with mode: 0644]