blk-mq: don't schedule block kworker on isolated CPUs
authorMing Lei <ming.lei@redhat.com>
Fri, 22 Mar 2024 02:12:44 +0000 (10:12 +0800)
committerJens Axboe <axboe@kernel.dk>
Mon, 1 Apr 2024 17:53:36 +0000 (11:53 -0600)
Kernel parameter of `isolcpus=` or 'nohz_full=' are used to isolate CPUs
for specific task, and it isn't expected to let block IO disturb these CPUs.
blk-mq kworker shouldn't be scheduled on isolated CPUs. Also if isolated
CPUs is run for blk-mq kworker, long block IO latency can be caused.

Kernel workqueue only respects CPU isolation for WQ_UNBOUND, for bound
WQ, the responsibility is on user because CPU is specified as WQ API
parameter, such as mod_delayed_work_on(cpu), queue_delayed_work_on(cpu)
and queue_work_on(cpu).

So not run blk-mq kworker on isolated CPUs by removing isolated CPUs
from hctx->cpumask. Meantime use queue map to check if all CPUs in this
hw queue are offline instead of hctx->cpumask, this way can avoid any
cost in fast IO code path, and is safe since hctx->cpumask are only
used in the two cases.

Cc: Tim Chen <tim.c.chen@linux.intel.com>
Cc: Juri Lelli <juri.lelli@redhat.com>
Cc: Andrew Theurer <atheurer@redhat.com>
Cc: Joe Mario <jmario@redhat.com>
Cc: Sebastian Jug <sejug@redhat.com>
Cc: Frederic Weisbecker <frederic@kernel.org>
Cc: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Cc: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Tesed-by: Joe Mario <jmario@redhat.com>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Reviewed-by: Ewan D. Milne <emilne@redhat.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240322021244.1056223-1-ming.lei@redhat.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
block/blk-mq.c

index 32afb87efbd0ef6a4814d05aa79020a07cbfc19f..b8dbfed8b28be1b95aa6ce1499c254a36b317059 100644 (file)
@@ -28,6 +28,7 @@
 #include <linux/prefetch.h>
 #include <linux/blk-crypto.h>
 #include <linux/part_stat.h>
+#include <linux/sched/isolation.h>
 
 #include <trace/events/block.h>
 
@@ -2163,6 +2164,15 @@ static inline int blk_mq_first_mapped_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
        return cpu;
 }
 
+/*
+ * ->next_cpu is always calculated from hctx->cpumask, so simply use
+ * it for speeding up the check
+ */
+static bool blk_mq_hctx_empty_cpumask(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
+{
+        return hctx->next_cpu >= nr_cpu_ids;
+}
+
 /*
  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
@@ -2174,7 +2184,8 @@ static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
        bool tried = false;
        int next_cpu = hctx->next_cpu;
 
-       if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
+       /* Switch to unbound if no allowable CPUs in this hctx */
+       if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1 || blk_mq_hctx_empty_cpumask(hctx))
                return WORK_CPU_UNBOUND;
 
        if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
@@ -3483,14 +3494,30 @@ static bool blk_mq_hctx_has_requests(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
        return data.has_rq;
 }
 
-static inline bool blk_mq_last_cpu_in_hctx(unsigned int cpu,
-               struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
+static bool blk_mq_hctx_has_online_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
+               unsigned int this_cpu)
 {
-       if (cpumask_first_and(hctx->cpumask, cpu_online_mask) != cpu)
-               return false;
-       if (cpumask_next_and(cpu, hctx->cpumask, cpu_online_mask) < nr_cpu_ids)
-               return false;
-       return true;
+       enum hctx_type type = hctx->type;
+       int cpu;
+
+       /*
+        * hctx->cpumask has to rule out isolated CPUs, but userspace still
+        * might submit IOs on these isolated CPUs, so use the queue map to
+        * check if all CPUs mapped to this hctx are offline
+        */
+       for_each_online_cpu(cpu) {
+               struct blk_mq_hw_ctx *h = blk_mq_map_queue_type(hctx->queue,
+                               type, cpu);
+
+               if (h != hctx)
+                       continue;
+
+               /* this hctx has at least one online CPU */
+               if (this_cpu != cpu)
+                       return true;
+       }
+
+       return false;
 }
 
 static int blk_mq_hctx_notify_offline(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
@@ -3498,8 +3525,7 @@ static int blk_mq_hctx_notify_offline(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
        struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hlist_entry_safe(node,
                        struct blk_mq_hw_ctx, cpuhp_online);
 
-       if (!cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask) ||
-           !blk_mq_last_cpu_in_hctx(cpu, hctx))
+       if (blk_mq_hctx_has_online_cpu(hctx, cpu))
                return 0;
 
        /*
@@ -3907,6 +3933,8 @@ static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q)
        }
 
        queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
+               int cpu;
+
                /*
                 * If no software queues are mapped to this hardware queue,
                 * disable it and free the request entries.
@@ -3933,6 +3961,15 @@ static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q)
                 */
                sbitmap_resize(&hctx->ctx_map, hctx->nr_ctx);
 
+               /*
+                * Rule out isolated CPUs from hctx->cpumask to avoid
+                * running block kworker on isolated CPUs
+                */
+               for_each_cpu(cpu, hctx->cpumask) {
+                       if (cpu_is_isolated(cpu))
+                               cpumask_clear_cpu(cpu, hctx->cpumask);
+               }
+
                /*
                 * Initialize batch roundrobin counts
                 */