udp: dynamically size hash tables at boot time
authorEric Dumazet <eric.dumazet@gmail.com>
Wed, 7 Oct 2009 00:37:59 +0000 (00:37 +0000)
committerDavid S. Miller <davem@davemloft.net>
Thu, 8 Oct 2009 05:00:22 +0000 (22:00 -0700)
UDP_HTABLE_SIZE was initialy defined to 128, which is a bit small for
several setups.

4000 active UDP sockets -> 32 sockets per chain in average. An
incoming frame has to lookup all sockets to find best match, so long
chains hurt latency.

Instead of a fixed size hash table that cant be perfect for every
needs, let UDP stack choose its table size at boot time like tcp/ip
route, using alloc_large_system_hash() helper

Add an optional boot parameter, uhash_entries=x so that an admin can
force a size between 256 and 65536 if needed, like thash_entries and
rhash_entries.

dmesg logs two new lines :
[    0.647039] UDP hash table entries: 512 (order: 0, 4096 bytes)
[    0.647099] UDP Lite hash table entries: 512 (order: 0, 4096 bytes)

Maximal size on 64bit arches would be 65536 slots, ie 1 MBytes for non
debugging spinlocks.

Signed-off-by: Eric Dumazet <eric.dumazet@gmail.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
Documentation/kernel-parameters.txt
include/linux/udp.h
include/net/udp.h
net/ipv4/udp.c
net/ipv4/udplite.c
net/ipv6/udp.c

index 6fa7292947e5c8d100d6e426013aa31aa421f115..02df20be7764e0bf076f5fff1d532e27126bdf49 100644 (file)
@@ -2589,6 +2589,9 @@ and is between 256 and 4096 characters. It is defined in the file
        uart6850=       [HW,OSS]
                        Format: <io>,<irq>
 
+       uhash_entries=  [KNL,NET]
+                       Set number of hash buckets for UDP/UDP-Lite connections
+
        uhci-hcd.ignore_oc=
                        [USB] Ignore overcurrent events (default N).
                        Some badly-designed motherboards generate lots of
index 0cf5c4c0ec81fe1afb8b8604241555b881144792..832361e3e5966107c861bd6927b2133d049376e9 100644 (file)
@@ -45,11 +45,11 @@ static inline struct udphdr *udp_hdr(const struct sk_buff *skb)
        return (struct udphdr *)skb_transport_header(skb);
 }
 
-#define UDP_HTABLE_SIZE                128
+#define UDP_HTABLE_SIZE_MIN            (CONFIG_BASE_SMALL ? 128 : 256)
 
-static inline int udp_hashfn(struct net *net, const unsigned num)
+static inline int udp_hashfn(struct net *net, unsigned num, unsigned mask)
 {
-       return (num + net_hash_mix(net)) & (UDP_HTABLE_SIZE - 1);
+       return (num + net_hash_mix(net)) & mask;
 }
 
 struct udp_sock {
index f98abd2ce709bd5e784aa0ca79cd483a8ebbbbd5..22aa2e7eb1d77e1cb075f79e190e36b8ee7aee01 100644 (file)
@@ -54,12 +54,19 @@ struct udp_hslot {
        struct hlist_nulls_head head;
        spinlock_t              lock;
 } __attribute__((aligned(2 * sizeof(long))));
+
 struct udp_table {
-       struct udp_hslot        hash[UDP_HTABLE_SIZE];
+       struct udp_hslot        *hash;
+       unsigned int mask;
+       unsigned int log;
 };
 extern struct udp_table udp_table;
-extern void udp_table_init(struct udp_table *);
-
+extern void udp_table_init(struct udp_table *, const char *);
+static inline struct udp_hslot *udp_hashslot(struct udp_table *table,
+                                            struct net *net, unsigned num)
+{
+       return &table->hash[udp_hashfn(net, num, table->mask)];
+}
 
 /* Note: this must match 'valbool' in sock_setsockopt */
 #define UDP_CSUM_NOXMIT                1
index 6ec6a8a4a224236acae5393d997727c7804c07cb..194bcdc6d9fca80d1bd007827b8a96409ae9993a 100644 (file)
 #include <net/xfrm.h>
 #include "udp_impl.h"
 
-struct udp_table udp_table;
+struct udp_table udp_table __read_mostly;
 EXPORT_SYMBOL(udp_table);
 
 int sysctl_udp_mem[3] __read_mostly;
@@ -121,14 +121,16 @@ EXPORT_SYMBOL(sysctl_udp_wmem_min);
 atomic_t udp_memory_allocated;
 EXPORT_SYMBOL(udp_memory_allocated);
 
-#define PORTS_PER_CHAIN (65536 / UDP_HTABLE_SIZE)
+#define MAX_UDP_PORTS 65536
+#define PORTS_PER_CHAIN (MAX_UDP_PORTS / UDP_HTABLE_SIZE_MIN)
 
 static int udp_lib_lport_inuse(struct net *net, __u16 num,
                               const struct udp_hslot *hslot,
                               unsigned long *bitmap,
                               struct sock *sk,
                               int (*saddr_comp)(const struct sock *sk1,
-                                                const struct sock *sk2))
+                                                const struct sock *sk2),
+                              unsigned int log)
 {
        struct sock *sk2;
        struct hlist_nulls_node *node;
@@ -142,8 +144,7 @@ static int udp_lib_lport_inuse(struct net *net, __u16 num,
                        || sk2->sk_bound_dev_if == sk->sk_bound_dev_if) &&
                    (*saddr_comp)(sk, sk2)) {
                        if (bitmap)
-                               __set_bit(sk2->sk_hash / UDP_HTABLE_SIZE,
-                                         bitmap);
+                               __set_bit(sk2->sk_hash >> log, bitmap);
                        else
                                return 1;
                }
@@ -180,13 +181,15 @@ int udp_lib_get_port(struct sock *sk, unsigned short snum,
                /*
                 * force rand to be an odd multiple of UDP_HTABLE_SIZE
                 */
-               rand = (rand | 1) * UDP_HTABLE_SIZE;
-               for (last = first + UDP_HTABLE_SIZE; first != last; first++) {
-                       hslot = &udptable->hash[udp_hashfn(net, first)];
+               rand = (rand | 1) * (udptable->mask + 1);
+               for (last = first + udptable->mask + 1;
+                    first != last;
+                    first++) {
+                       hslot = udp_hashslot(udptable, net, first);
                        bitmap_zero(bitmap, PORTS_PER_CHAIN);
                        spin_lock_bh(&hslot->lock);
                        udp_lib_lport_inuse(net, snum, hslot, bitmap, sk,
-                                           saddr_comp);
+                                           saddr_comp, udptable->log);
 
                        snum = first;
                        /*
@@ -196,7 +199,7 @@ int udp_lib_get_port(struct sock *sk, unsigned short snum,
                         */
                        do {
                                if (low <= snum && snum <= high &&
-                                   !test_bit(snum / UDP_HTABLE_SIZE, bitmap))
+                                   !test_bit(snum >> udptable->log, bitmap))
                                        goto found;
                                snum += rand;
                        } while (snum != first);
@@ -204,9 +207,10 @@ int udp_lib_get_port(struct sock *sk, unsigned short snum,
                }
                goto fail;
        } else {
-               hslot = &udptable->hash[udp_hashfn(net, snum)];
+               hslot = udp_hashslot(udptable, net, snum);
                spin_lock_bh(&hslot->lock);
-               if (udp_lib_lport_inuse(net, snum, hslot, NULL, sk, saddr_comp))
+               if (udp_lib_lport_inuse(net, snum, hslot, NULL, sk,
+                                       saddr_comp, 0))
                        goto fail_unlock;
        }
 found:
@@ -283,7 +287,7 @@ static struct sock *__udp4_lib_lookup(struct net *net, __be32 saddr,
        struct sock *sk, *result;
        struct hlist_nulls_node *node;
        unsigned short hnum = ntohs(dport);
-       unsigned int hash = udp_hashfn(net, hnum);
+       unsigned int hash = udp_hashfn(net, hnum, udptable->mask);
        struct udp_hslot *hslot = &udptable->hash[hash];
        int score, badness;
 
@@ -1013,8 +1017,8 @@ void udp_lib_unhash(struct sock *sk)
 {
        if (sk_hashed(sk)) {
                struct udp_table *udptable = sk->sk_prot->h.udp_table;
-               unsigned int hash = udp_hashfn(sock_net(sk), sk->sk_hash);
-               struct udp_hslot *hslot = &udptable->hash[hash];
+               struct udp_hslot *hslot = udp_hashslot(udptable, sock_net(sk),
+                                                    sk->sk_hash);
 
                spin_lock_bh(&hslot->lock);
                if (sk_nulls_del_node_init_rcu(sk)) {
@@ -1169,7 +1173,7 @@ static int __udp4_lib_mcast_deliver(struct net *net, struct sk_buff *skb,
                                    struct udp_table *udptable)
 {
        struct sock *sk;
-       struct udp_hslot *hslot = &udptable->hash[udp_hashfn(net, ntohs(uh->dest))];
+       struct udp_hslot *hslot = udp_hashslot(udptable, net, ntohs(uh->dest));
        int dif;
 
        spin_lock(&hslot->lock);
@@ -1609,9 +1613,14 @@ static struct sock *udp_get_first(struct seq_file *seq, int start)
        struct udp_iter_state *state = seq->private;
        struct net *net = seq_file_net(seq);
 
-       for (state->bucket = start; state->bucket < UDP_HTABLE_SIZE; ++state->bucket) {
+       for (state->bucket = start; state->bucket <= state->udp_table->mask;
+            ++state->bucket) {
                struct hlist_nulls_node *node;
                struct udp_hslot *hslot = &state->udp_table->hash[state->bucket];
+
+               if (hlist_nulls_empty(&hslot->head))
+                       continue;
+
                spin_lock_bh(&hslot->lock);
                sk_nulls_for_each(sk, node, &hslot->head) {
                        if (!net_eq(sock_net(sk), net))
@@ -1636,7 +1645,7 @@ static struct sock *udp_get_next(struct seq_file *seq, struct sock *sk)
        } while (sk && (!net_eq(sock_net(sk), net) || sk->sk_family != state->family));
 
        if (!sk) {
-               if (state->bucket < UDP_HTABLE_SIZE)
+               if (state->bucket <= state->udp_table->mask)
                        spin_unlock_bh(&state->udp_table->hash[state->bucket].lock);
                return udp_get_first(seq, state->bucket + 1);
        }
@@ -1656,7 +1665,7 @@ static struct sock *udp_get_idx(struct seq_file *seq, loff_t pos)
 static void *udp_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
 {
        struct udp_iter_state *state = seq->private;
-       state->bucket = UDP_HTABLE_SIZE;
+       state->bucket = MAX_UDP_PORTS;
 
        return *pos ? udp_get_idx(seq, *pos-1) : SEQ_START_TOKEN;
 }
@@ -1678,7 +1687,7 @@ static void udp_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
 {
        struct udp_iter_state *state = seq->private;
 
-       if (state->bucket < UDP_HTABLE_SIZE)
+       if (state->bucket <= state->udp_table->mask)
                spin_unlock_bh(&state->udp_table->hash[state->bucket].lock);
 }
 
@@ -1738,7 +1747,7 @@ static void udp4_format_sock(struct sock *sp, struct seq_file *f,
        __u16 destp       = ntohs(inet->dport);
        __u16 srcp        = ntohs(inet->sport);
 
-       seq_printf(f, "%4d: %08X:%04X %08X:%04X"
+       seq_printf(f, "%5d: %08X:%04X %08X:%04X"
                " %02X %08X:%08X %02X:%08lX %08X %5d %8d %lu %d %p %d%n",
                bucket, src, srcp, dest, destp, sp->sk_state,
                sk_wmem_alloc_get(sp),
@@ -1804,11 +1813,43 @@ void udp4_proc_exit(void)
 }
 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
 
-void __init udp_table_init(struct udp_table *table)
+static __initdata unsigned long uhash_entries;
+static int __init set_uhash_entries(char *str)
 {
-       int i;
+       if (!str)
+               return 0;
+       uhash_entries = simple_strtoul(str, &str, 0);
+       if (uhash_entries && uhash_entries < UDP_HTABLE_SIZE_MIN)
+               uhash_entries = UDP_HTABLE_SIZE_MIN;
+       return 1;
+}
+__setup("uhash_entries=", set_uhash_entries);
 
-       for (i = 0; i < UDP_HTABLE_SIZE; i++) {
+void __init udp_table_init(struct udp_table *table, const char *name)
+{
+       unsigned int i;
+
+       if (!CONFIG_BASE_SMALL)
+               table->hash = alloc_large_system_hash(name,
+                       sizeof(struct udp_hslot),
+                       uhash_entries,
+                       21, /* one slot per 2 MB */
+                       0,
+                       &table->log,
+                       &table->mask,
+                       64 * 1024);
+       /*
+        * Make sure hash table has the minimum size
+        */
+       if (CONFIG_BASE_SMALL || table->mask < UDP_HTABLE_SIZE_MIN - 1) {
+               table->hash = kmalloc(UDP_HTABLE_SIZE_MIN *
+                                     sizeof(struct udp_hslot), GFP_KERNEL);
+               if (!table->hash)
+                       panic(name);
+               table->log = ilog2(UDP_HTABLE_SIZE_MIN);
+               table->mask = UDP_HTABLE_SIZE_MIN - 1;
+       }
+       for (i = 0; i <= table->mask; i++) {
                INIT_HLIST_NULLS_HEAD(&table->hash[i].head, i);
                spin_lock_init(&table->hash[i].lock);
        }
@@ -1818,7 +1859,7 @@ void __init udp_init(void)
 {
        unsigned long nr_pages, limit;
 
-       udp_table_init(&udp_table);
+       udp_table_init(&udp_table, "UDP");
        /* Set the pressure threshold up by the same strategy of TCP. It is a
         * fraction of global memory that is up to 1/2 at 256 MB, decreasing
         * toward zero with the amount of memory, with a floor of 128 pages.
index 95248d7f75ec43f9952f78d24b3ff1beaaa3e331..470c504b9554dab1d2a346c74dfeccd451cc2d3a 100644 (file)
@@ -12,7 +12,7 @@
  */
 #include "udp_impl.h"
 
-struct udp_table       udplite_table;
+struct udp_table       udplite_table __read_mostly;
 EXPORT_SYMBOL(udplite_table);
 
 static int udplite_rcv(struct sk_buff *skb)
@@ -110,7 +110,7 @@ static inline int udplite4_proc_init(void)
 
 void __init udplite4_register(void)
 {
-       udp_table_init(&udplite_table);
+       udp_table_init(&udplite_table, "UDP-Lite");
        if (proto_register(&udplite_prot, 1))
                goto out_register_err;
 
index c6a303ec834cf71d20aaed0c32d2635477c4e52d..ff778c172ef20b4b554d4f9d1f9e985874716135 100644 (file)
@@ -132,7 +132,7 @@ static struct sock *__udp6_lib_lookup(struct net *net,
        struct sock *sk, *result;
        struct hlist_nulls_node *node;
        unsigned short hnum = ntohs(dport);
-       unsigned int hash = udp_hashfn(net, hnum);
+       unsigned int hash = udp_hashfn(net, hnum, udptable->mask);
        struct udp_hslot *hslot = &udptable->hash[hash];
        int score, badness;
 
@@ -452,7 +452,7 @@ static int __udp6_lib_mcast_deliver(struct net *net, struct sk_buff *skb,
 {
        struct sock *sk, *sk2;
        const struct udphdr *uh = udp_hdr(skb);
-       struct udp_hslot *hslot = &udptable->hash[udp_hashfn(net, ntohs(uh->dest))];
+       struct udp_hslot *hslot = udp_hashslot(udptable, net, ntohs(uh->dest));
        int dif;
 
        spin_lock(&hslot->lock);
@@ -1197,7 +1197,7 @@ static void udp6_sock_seq_show(struct seq_file *seq, struct sock *sp, int bucket
        destp = ntohs(inet->dport);
        srcp  = ntohs(inet->sport);
        seq_printf(seq,
-                  "%4d: %08X%08X%08X%08X:%04X %08X%08X%08X%08X:%04X "
+                  "%5d: %08X%08X%08X%08X:%04X %08X%08X%08X%08X:%04X "
                   "%02X %08X:%08X %02X:%08lX %08X %5d %8d %lu %d %p %d\n",
                   bucket,
                   src->s6_addr32[0], src->s6_addr32[1],