folly/detail/MemoryIdler.h

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  15  */
  16
  17 #pragma once
  18
  19 #include <atomic>
  20 #include <chrono>
  21
  22 #include <folly/AtomicStruct.h>
  23 #include <folly/Hash.h>
  24 #include <folly/Traits.h>
  25 #include <folly/detail/Futex.h>
  26 #include <folly/system/ThreadId.h>
  27
  28 namespace folly {
  29
  30 // gcc 4.7 doesn't do std::is_trivial correctly, override so we can use
  31 // AtomicStruct<duration>
  32 template <>
  33 struct IsTriviallyCopyable<std::chrono::steady_clock::duration>
  34   : std::true_type {};
  35
  36 } // namespace folly
  37
  38 namespace folly { namespace detail {
  39
  40 /// MemoryIdler provides helper routines that allow routines to return
  41 /// some assigned memory resources back to the system.  The intended
  42 /// use is that when a thread is waiting for a long time (perhaps it
  43 /// is in a LIFO thread pool and hasn't been needed for a long time)
  44 /// it should release its thread-local malloc caches (both jemalloc and
  45 /// tcmalloc use these for better performance) and unmap the stack pages
  46 /// that contain no useful data.
  47 struct MemoryIdler {
  48
  49   /// Returns memory from thread-local allocation pools to the global
  50   /// pool, if we know how to for the current malloc implementation.
  51   /// jemalloc is supported.
  52   static void flushLocalMallocCaches();
  53
  54
  55   enum {
  56     /// This value is a tradeoff between reclaiming memory and triggering
  57     /// a page fault immediately on wakeup.  Note that the actual unit
  58     /// of idling for the stack is pages, so the actual stack that
  59     /// will be available on wakeup without a page fault is between
  60     /// kDefaultStackToRetain and kDefaultStackToRetain + PageSize -
  61     /// 1 bytes.
  62     kDefaultStackToRetain = 1024,
  63   };
  64
  65   /// Uses madvise to discard the portion of the thread's stack that
  66   /// currently doesn't hold any data, trying to ensure that no page
  67   /// faults will occur during the next retain bytes of stack allocation
  68   static void unmapUnusedStack(size_t retain = kDefaultStackToRetain);
  69
  70
  71   /// The system-wide default for the amount of time a blocking
  72   /// thread should wait before reclaiming idle memory.  Set this to
  73   /// Duration::max() to never wait.  The default value is 5 seconds.
  74   /// Endpoints using this idle timeout might randomly wait longer to
  75   /// avoid synchronizing their flushes.
  76   static AtomicStruct<std::chrono::steady_clock::duration> defaultIdleTimeout;
  77
  78   /// Selects a timeout pseudo-randomly chosen to be between
  79   /// idleTimeout and idleTimeout * (1 + timeoutVariationFraction), to
  80   /// smooth out the behavior in a bursty system
  81   template <typename Clock = std::chrono::steady_clock>
  82   static typename Clock::duration getVariationTimeout(
  83       typename Clock::duration idleTimeout
  84           = defaultIdleTimeout.load(std::memory_order_acquire),
  85       float timeoutVariationFrac = 0.5) {
  86     if (idleTimeout.count() > 0 && timeoutVariationFrac > 0) {
  87       // hash the pthread_t and the time to get the adjustment.
  88       // Standard hash func isn't very good, so bit mix the result
  89       auto pr = std::make_pair(getCurrentThreadID(),
  90                                Clock::now().time_since_epoch().count());
  91       std::hash<decltype(pr)> hash_fn;
  92       uint64_t h = folly::hash::twang_mix64(hash_fn(pr));
  93
  94       // multiplying the duration by a floating point doesn't work, grr..
  95       auto extraFrac =
  96         timeoutVariationFrac / std::numeric_limits<uint64_t>::max() * h;
  97       auto tics = uint64_t(idleTimeout.count() * (1 + extraFrac));
  98       idleTimeout = typename Clock::duration(tics);
  99     }
 100
 101     return idleTimeout;
 102   }
 103
 104   /// Equivalent to fut.futexWait(expected, waitMask), but calls
 105   /// flushLocalMallocCaches() and unmapUnusedStack(stackToRetain)
 106   /// after idleTimeout has passed (if it has passed).  Internally uses
 107   /// fut.futexWait and fut.futexWaitUntil.  Like futexWait, returns
 108   /// false if interrupted with a signal.  The actual timeout will be
 109   /// pseudo-randomly chosen to be between idleTimeout and idleTimeout *
 110   /// (1 + timeoutVariationFraction), to smooth out the behavior in a
 111   /// system with bursty requests.  The default is to wait up to 50%
 112   /// extra, so on average 25% extra
 113   template <
 114       template <typename> class Atom,
 115       typename Clock = std::chrono::steady_clock>
 116   static bool futexWait(
 117       Futex<Atom>& fut,
 118       uint32_t expected,
 119       uint32_t waitMask = -1,
 120       typename Clock::duration idleTimeout =
 121           defaultIdleTimeout.load(std::memory_order_acquire),
 122       size_t stackToRetain = kDefaultStackToRetain,
 123       float timeoutVariationFrac = 0.5) {
 124
 125     if (idleTimeout == Clock::duration::max()) {
 126       // no need to use futexWaitUntil if no timeout is possible
 127       return fut.futexWait(expected, waitMask);
 128     }
 129
 130     idleTimeout = getVariationTimeout(idleTimeout, timeoutVariationFrac);
 131     if (idleTimeout.count() > 0) {
 132       while (true) {
 133         auto rv = fut.futexWaitUntil(
 134           expected, Clock::now() + idleTimeout, waitMask);
 135         if (rv == FutexResult::TIMEDOUT) {
 136           // timeout is over
 137           break;
 138         }
 139         // finished before timeout hit, no flush
 140         assert(rv == FutexResult::VALUE_CHANGED || rv == FutexResult::AWOKEN ||
 141                rv == FutexResult::INTERRUPTED);
 142         return rv == FutexResult::AWOKEN;
 143       }
 144     }
 145
 146     // flush, then wait with no timeout
 147     flushLocalMallocCaches();
 148     unmapUnusedStack(stackToRetain);
 149     return fut.futexWait(expected, waitMask);
 150   }
 151 };
 152
 153 } // namespace detail
 154 } // namespace folly