seccomp: Improve performace by optimizing rmb()
authorwanghongzhe <wanghongzhe@huawei.com>
Fri, 5 Feb 2021 03:34:09 +0000 (11:34 +0800)
committerKees Cook <keescook@chromium.org>
Wed, 10 Feb 2021 20:40:11 +0000 (12:40 -0800)
commita381b70a1cf88e4a2d54f24d59abdcad0ff2dfe6
tree5b53ffb3526d1388fbfd4e01160c83be97236acc
parent04b38d012556199ba4c31195940160e0c44c64f0
seccomp: Improve performace by optimizing rmb()

According to Kees's suggest, we started with the patch that just replaces
rmb() with smp_rmb() and did a performance test with UnixBench. The
results showed the overhead about 2.53% in rmb() test compared to the
smp_rmb() one, in a x86-64 kernel with CONFIG_SMP enabled running inside a
qemu-kvm vm. The test is a "syscall" testcase in UnixBench, which executes
5 syscalls in a loop during a certain timeout (100 second in our test) and
counts the total number of executions of this 5-syscall sequence. We set
a seccomp filter with all allow rule for all used syscalls in this test
(which will go bitmap path) to make sure the rmb() will be executed. The
details for the test:

with rmb():
/txm # ./syscall_allow_min 100
COUNT|35861159|1|lps
/txm # ./syscall_allow_min 100
COUNT|35545501|1|lps
/txm # ./syscall_allow_min 100
COUNT|35664495|1|lps

with smp_rmb():
/txm # ./syscall_allow_min 100
COUNT|36552771|1|lps
/txm # ./syscall_allow_min 100
COUNT|36491247|1|lps
/txm # ./syscall_allow_min 100
COUNT|36504746|1|lps

For a x86-64 kernel with CONFIG_SMP enabled, the smp_rmb() is just a
compiler barrier() which have no impact in runtime, while rmb() is a
lfence which will prevent all memory access operations (not just load
according the recently claim by Intel) behind itself. We can also figure
it out in disassembly:

with rmb():
0000000000001430 <__seccomp_filter>:
    1430:   41 57                   push   %r15
    1432:   41 56                   push   %r14
    1434:   41 55                   push   %r13
    1436:   41 54                   push   %r12
    1438:   55                      push   %rbp
    1439:   53                      push   %rbx
    143a:   48 81 ec 90 00 00 00    sub    $0x90,%rsp
    1441:   89 7c 24 10             mov    %edi,0x10(%rsp)
    1445:   89 54 24 14             mov    %edx,0x14(%rsp)
    1449:   65 48 8b 04 25 28 00    mov    %gs:0x28,%rax
    1450:   00 00
    1452:   48 89 84 24 88 00 00    mov    %rax,0x88(%rsp)
    1459:   00
    145a:   31 c0                   xor    %eax,%eax
*   145c:   0f ae e8                lfence
    145f:   48 85 f6                test   %rsi,%rsi
    1462:   49 89 f4                mov    %rsi,%r12
    1465:   0f 84 42 03 00 00       je     17ad <__seccomp_filter+0x37d>
    146b:   65 48 8b 04 25 00 00    mov    %gs:0x0,%rax
    1472:   00 00
    1474:   48 8b 98 80 07 00 00    mov    0x780(%rax),%rbx
    147b:   48 85 db                test   %rbx,%rbx

with smp_rmb();
0000000000001430 <__seccomp_filter>:
    1430:   41 57                   push   %r15
    1432:   41 56                   push   %r14
    1434:   41 55                   push   %r13
    1436:   41 54                   push   %r12
    1438:   55                      push   %rbp
    1439:   53                      push   %rbx
    143a:   48 81 ec 90 00 00 00    sub    $0x90,%rsp
    1441:   89 7c 24 10             mov    %edi,0x10(%rsp)
    1445:   89 54 24 14             mov    %edx,0x14(%rsp)
    1449:   65 48 8b 04 25 28 00    mov    %gs:0x28,%rax
    1450:   00 00
    1452:   48 89 84 24 88 00 00    mov    %rax,0x88(%rsp)
    1459:   00
    145a:   31 c0                   xor    %eax,%eax
    145c:   48 85 f6                test   %rsi,%rsi
    145f:   49 89 f4                mov    %rsi,%r12
    1462:   0f 84 42 03 00 00       je     17aa <__seccomp_filter+0x37a>
    1468:   65 48 8b 04 25 00 00    mov    %gs:0x0,%rax
    146f:   00 00
    1471:   48 8b 98 80 07 00 00    mov    0x780(%rax),%rbx
    1478:   48 85 db                test   %rbx,%rbx

Signed-off-by: wanghongzhe <wanghongzhe@huawei.com>
Signed-off-by: Kees Cook <keescook@chromium.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/1612496049-32507-1-git-send-email-wanghongzhe@huawei.com
kernel/seccomp.c