]> git.dujemihanovic.xyz Git - linux.git/commitdiff
net: gro: move L3 flush checks to tcp_gro_receive and udp_gro_receive_segment
authorRichard Gobert <richardbgobert@gmail.com>
Thu, 9 May 2024 19:08:18 +0000 (21:08 +0200)
committerJakub Kicinski <kuba@kernel.org>
Mon, 13 May 2024 21:44:06 +0000 (14:44 -0700)
{inet,ipv6}_gro_receive functions perform flush checks (ttl, flags,
iph->id, ...) against all packets in a loop. These flush checks are used in
all merging UDP and TCP flows.

These checks need to be done only once and only against the found p skb,
since they only affect flush and not same_flow.

This patch leverages correct network header offsets from the cb for both
outer and inner network headers - allowing these checks to be done only
once, in tcp_gro_receive and udp_gro_receive_segment. As a result,
NAPI_GRO_CB(p)->flush is not used at all. In addition, flush_id checks are
more declarative and contained in inet_gro_flush, thus removing the need
for flush_id in napi_gro_cb.

This results in less parsing code for non-loop flush tests for TCP and UDP
flows.

To make sure results are not within noise range - I've made netfilter drop
all TCP packets, and measured CPU performance in GRO (in this case GRO is
responsible for about 50% of the CPU utilization).

perf top while replaying 64 parallel IP/TCP streams merging in GRO:
(gro_receive_network_flush is compiled inline to tcp_gro_receive)
net-next:
        6.94% [kernel] [k] inet_gro_receive
        3.02% [kernel] [k] tcp_gro_receive

patch applied:
        4.27% [kernel] [k] tcp_gro_receive
        4.22% [kernel] [k] inet_gro_receive

perf top while replaying 64 parallel IP/IP/TCP streams merging in GRO (same
results for any encapsulation, in this case inet_gro_receive is top
offender in net-next)
net-next:
        10.09% [kernel] [k] inet_gro_receive
        2.08% [kernel] [k] tcp_gro_receive

patch applied:
        6.97% [kernel] [k] inet_gro_receive
        3.68% [kernel] [k] tcp_gro_receive

Signed-off-by: Richard Gobert <richardbgobert@gmail.com>
Reviewed-by: Willem de Bruijn <willemb@google.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240509190819.2985-3-richardbgobert@gmail.com
Signed-off-by: Jakub Kicinski <kuba@kernel.org>
include/net/gro.h
net/core/gro.c
net/ipv4/af_inet.c
net/ipv4/tcp_offload.c
net/ipv4/udp_offload.c
net/ipv6/ip6_offload.c

index cbc1b0aaf295a30d38e559563dd9eabfb18cc931..f13634b1f4c176cd7bbfa7204d746e35d86b73ad 100644 (file)
@@ -36,15 +36,15 @@ struct napi_gro_cb {
        /* This is non-zero if the packet cannot be merged with the new skb. */
        u16     flush;
 
-       /* Save the IP ID here and check when we get to the transport layer */
-       u16     flush_id;
-
        /* Number of segments aggregated. */
        u16     count;
 
        /* Used in ipv6_gro_receive() and foo-over-udp and esp-in-udp */
        u16     proto;
 
+       /* used to support CHECKSUM_COMPLETE for tunneling protocols */
+       __wsum  csum;
+
 /* Used in napi_gro_cb::free */
 #define NAPI_GRO_FREE             1
 #define NAPI_GRO_FREE_STOLEN_HEAD 2
@@ -75,8 +75,8 @@ struct napi_gro_cb {
                /* Used in GRE, set in fou/gue_gro_receive */
                u8      is_fou:1;
 
-               /* Used to determine if flush_id can be ignored */
-               u8      is_atomic:1;
+               /* Used to determine if ipid_offset can be ignored */
+               u8      ip_fixedid:1;
 
                /* Number of gro_receive callbacks this packet already went through */
                u8 recursion_counter:4;
@@ -85,9 +85,6 @@ struct napi_gro_cb {
                u8      is_flist:1;
        );
 
-       /* used to support CHECKSUM_COMPLETE for tunneling protocols */
-       __wsum  csum;
-
        /* L3 offsets */
        union {
                struct {
@@ -442,6 +439,69 @@ static inline __wsum ip6_gro_compute_pseudo(const struct sk_buff *skb,
                                            skb_gro_len(skb), proto, 0));
 }
 
+static inline int inet_gro_flush(const struct iphdr *iph, const struct iphdr *iph2,
+                                struct sk_buff *p, bool outer)
+{
+       const u32 id = ntohl(*(__be32 *)&iph->id);
+       const u32 id2 = ntohl(*(__be32 *)&iph2->id);
+       const u16 ipid_offset = (id >> 16) - (id2 >> 16);
+       const u16 count = NAPI_GRO_CB(p)->count;
+       const u32 df = id & IP_DF;
+       int flush;
+
+       /* All fields must match except length and checksum. */
+       flush = (iph->ttl ^ iph2->ttl) | (iph->tos ^ iph2->tos) | (df ^ (id2 & IP_DF));
+
+       if (flush | (outer && df))
+               return flush;
+
+       /* When we receive our second frame we can make a decision on if we
+        * continue this flow as an atomic flow with a fixed ID or if we use
+        * an incrementing ID.
+        */
+       if (count == 1 && df && !ipid_offset)
+               NAPI_GRO_CB(p)->ip_fixedid = true;
+
+       return ipid_offset ^ (count * !NAPI_GRO_CB(p)->ip_fixedid);
+}
+
+static inline int ipv6_gro_flush(const struct ipv6hdr *iph, const struct ipv6hdr *iph2)
+{
+       /* <Version:4><Traffic_Class:8><Flow_Label:20> */
+       __be32 first_word = *(__be32 *)iph ^ *(__be32 *)iph2;
+
+       /* Flush if Traffic Class fields are different. */
+       return !!((first_word & htonl(0x0FF00000)) |
+               (__force __be32)(iph->hop_limit ^ iph2->hop_limit));
+}
+
+static inline int __gro_receive_network_flush(const void *th, const void *th2,
+                                             struct sk_buff *p, const u16 diff,
+                                             bool outer)
+{
+       const void *nh = th - diff;
+       const void *nh2 = th2 - diff;
+
+       if (((struct iphdr *)nh)->version == 6)
+               return ipv6_gro_flush(nh, nh2);
+       else
+               return inet_gro_flush(nh, nh2, p, outer);
+}
+
+static inline int gro_receive_network_flush(const void *th, const void *th2,
+                                           struct sk_buff *p)
+{
+       const bool encap_mark = NAPI_GRO_CB(p)->encap_mark;
+       int off = skb_transport_offset(p);
+       int flush;
+
+       flush = __gro_receive_network_flush(th, th2, p, off - NAPI_GRO_CB(p)->network_offset, encap_mark);
+       if (encap_mark)
+               flush |= __gro_receive_network_flush(th, th2, p, off - NAPI_GRO_CB(p)->inner_network_offset, false);
+
+       return flush;
+}
+
 int skb_gro_receive(struct sk_buff *p, struct sk_buff *skb);
 int skb_gro_receive_list(struct sk_buff *p, struct sk_buff *skb);
 
index e2f84947fb743e91c2671fe47f1122b8918a8a9f..b3b43de1a650274c680fe2001a2b0c24cabce2e6 100644 (file)
@@ -358,8 +358,6 @@ static void gro_list_prepare(const struct list_head *head,
        list_for_each_entry(p, head, list) {
                unsigned long diffs;
 
-               NAPI_GRO_CB(p)->flush = 0;
-
                if (hash != skb_get_hash_raw(p)) {
                        NAPI_GRO_CB(p)->same_flow = 0;
                        continue;
@@ -499,7 +497,6 @@ found_ptype:
                                        sizeof(u32))); /* Avoid slow unaligned acc */
        *(u32 *)&NAPI_GRO_CB(skb)->zeroed = 0;
        NAPI_GRO_CB(skb)->flush = skb_has_frag_list(skb);
-       NAPI_GRO_CB(skb)->is_atomic = 1;
        NAPI_GRO_CB(skb)->count = 1;
        if (unlikely(skb_is_gso(skb))) {
                NAPI_GRO_CB(skb)->count = skb_shinfo(skb)->gso_segs;
index 428196e1541fb7f2d172f319effa2799933d39e9..44564d009e95e6972e5a58c659889a0ed96749d8 100644 (file)
@@ -1482,7 +1482,6 @@ struct sk_buff *inet_gro_receive(struct list_head *head, struct sk_buff *skb)
        struct sk_buff *p;
        unsigned int hlen;
        unsigned int off;
-       unsigned int id;
        int flush = 1;
        int proto;
 
@@ -1508,13 +1507,10 @@ struct sk_buff *inet_gro_receive(struct list_head *head, struct sk_buff *skb)
                goto out;
 
        NAPI_GRO_CB(skb)->proto = proto;
-       id = ntohl(*(__be32 *)&iph->id);
-       flush = (u16)((ntohl(*(__be32 *)iph) ^ skb_gro_len(skb)) | (id & ~IP_DF));
-       id >>= 16;
+       flush = (u16)((ntohl(*(__be32 *)iph) ^ skb_gro_len(skb)) | (ntohl(*(__be32 *)&iph->id) & ~IP_DF));
 
        list_for_each_entry(p, head, list) {
                struct iphdr *iph2;
-               u16 flush_id;
 
                if (!NAPI_GRO_CB(p)->same_flow)
                        continue;
@@ -1531,43 +1527,8 @@ struct sk_buff *inet_gro_receive(struct list_head *head, struct sk_buff *skb)
                        NAPI_GRO_CB(p)->same_flow = 0;
                        continue;
                }
-
-               /* All fields must match except length and checksum. */
-               NAPI_GRO_CB(p)->flush |=
-                       (iph->ttl ^ iph2->ttl) |
-                       (iph->tos ^ iph2->tos) |
-                       ((iph->frag_off ^ iph2->frag_off) & htons(IP_DF));
-
-               NAPI_GRO_CB(p)->flush |= flush;
-
-               /* We need to store of the IP ID check to be included later
-                * when we can verify that this packet does in fact belong
-                * to a given flow.
-                */
-               flush_id = (u16)(id - ntohs(iph2->id));
-
-               /* This bit of code makes it much easier for us to identify
-                * the cases where we are doing atomic vs non-atomic IP ID
-                * checks.  Specifically an atomic check can return IP ID
-                * values 0 - 0xFFFF, while a non-atomic check can only
-                * return 0 or 0xFFFF.
-                */
-               if (!NAPI_GRO_CB(p)->is_atomic ||
-                   !(iph->frag_off & htons(IP_DF))) {
-                       flush_id ^= NAPI_GRO_CB(p)->count;
-                       flush_id = flush_id ? 0xFFFF : 0;
-               }
-
-               /* If the previous IP ID value was based on an atomic
-                * datagram we can overwrite the value and ignore it.
-                */
-               if (NAPI_GRO_CB(skb)->is_atomic)
-                       NAPI_GRO_CB(p)->flush_id = flush_id;
-               else
-                       NAPI_GRO_CB(p)->flush_id |= flush_id;
        }
 
-       NAPI_GRO_CB(skb)->is_atomic = !!(iph->frag_off & htons(IP_DF));
        NAPI_GRO_CB(skb)->flush |= flush;
        NAPI_GRO_CB(skb)->inner_network_offset = off;
 
index 2809667ac924193f12f0338d443752280214bfab..4b791e74529e157ead943e4faa5b3b90869c7273 100644 (file)
@@ -313,10 +313,8 @@ struct sk_buff *tcp_gro_receive(struct list_head *head, struct sk_buff *skb,
        if (!p)
                goto out_check_final;
 
-       /* Include the IP ID check below from the inner most IP hdr */
        th2 = tcp_hdr(p);
-       flush = NAPI_GRO_CB(p)->flush;
-       flush |= (__force int)(flags & TCP_FLAG_CWR);
+       flush = (__force int)(flags & TCP_FLAG_CWR);
        flush |= (__force int)((flags ^ tcp_flag_word(th2)) &
                  ~(TCP_FLAG_CWR | TCP_FLAG_FIN | TCP_FLAG_PSH));
        flush |= (__force int)(th->ack_seq ^ th2->ack_seq);
@@ -324,16 +322,7 @@ struct sk_buff *tcp_gro_receive(struct list_head *head, struct sk_buff *skb,
                flush |= *(u32 *)((u8 *)th + i) ^
                         *(u32 *)((u8 *)th2 + i);
 
-       /* When we receive our second frame we can made a decision on if we
-        * continue this flow as an atomic flow with a fixed ID or if we use
-        * an incrementing ID.
-        */
-       if (NAPI_GRO_CB(p)->flush_id != 1 ||
-           NAPI_GRO_CB(p)->count != 1 ||
-           !NAPI_GRO_CB(p)->is_atomic)
-               flush |= NAPI_GRO_CB(p)->flush_id;
-       else
-               NAPI_GRO_CB(p)->is_atomic = false;
+       flush |= gro_receive_network_flush(th, th2, p);
 
        mss = skb_shinfo(p)->gso_size;
 
@@ -480,7 +469,7 @@ INDIRECT_CALLABLE_SCOPE int tcp4_gro_complete(struct sk_buff *skb, int thoff)
                                  iph->daddr, 0);
 
        skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_TCPV4 |
-                       (NAPI_GRO_CB(skb)->is_atomic * SKB_GSO_TCP_FIXEDID);
+                       (NAPI_GRO_CB(skb)->ip_fixedid * SKB_GSO_TCP_FIXEDID);
 
        tcp_gro_complete(skb);
        return 0;
index f6d3c442e260ffa84cce087f0715fa7d489480c3..59448a2dbf2c7de9cdcaeebdd9a5c1ac055fb57e 100644 (file)
@@ -478,14 +478,7 @@ static struct sk_buff *udp_gro_receive_segment(struct list_head *head,
                        return p;
                }
 
-               flush = NAPI_GRO_CB(p)->flush;
-
-               if (NAPI_GRO_CB(p)->flush_id != 1 ||
-                   NAPI_GRO_CB(p)->count != 1 ||
-                   !NAPI_GRO_CB(p)->is_atomic)
-                       flush |= NAPI_GRO_CB(p)->flush_id;
-               else
-                       NAPI_GRO_CB(p)->is_atomic = false;
+               flush = gro_receive_network_flush(uh, uh2, p);
 
                /* Terminate the flow on len mismatch or if it grow "too much".
                 * Under small packet flood GRO count could elsewhere grow a lot
index 288c7c6ea50f3373c142a1425fc7b8a6c7e9f0d2..bd5aff97d8b1d821329f067d15dd5143844612ce 100644 (file)
@@ -290,19 +290,8 @@ not_same_flow:
                                   nlen - sizeof(struct ipv6hdr)))
                                goto not_same_flow;
                }
-               /* flush if Traffic Class fields are different */
-               NAPI_GRO_CB(p)->flush |= !!((first_word & htonl(0x0FF00000)) |
-                       (__force __be32)(iph->hop_limit ^ iph2->hop_limit));
-               NAPI_GRO_CB(p)->flush |= flush;
-
-               /* If the previous IP ID value was based on an atomic
-                * datagram we can overwrite the value and ignore it.
-                */
-               if (NAPI_GRO_CB(skb)->is_atomic)
-                       NAPI_GRO_CB(p)->flush_id = 0;
        }
 
-       NAPI_GRO_CB(skb)->is_atomic = true;
        NAPI_GRO_CB(skb)->flush |= flush;
 
        skb_gro_postpull_rcsum(skb, iph, nlen);