]> granicus.if.org Git - zfs/commitdiff
Reimplement user kthreads based on pthread thread specific data.
authorRicardo M. Correia <Ricardo.M.Correia@Sun.COM>
Tue, 4 Aug 2009 20:55:15 +0000 (13:55 -0700)
committerBrian Behlendorf <behlendorf1@llnl.gov>
Tue, 4 Aug 2009 20:55:15 +0000 (13:55 -0700)
This resolves previous scalabily concerns about the cost of calling
curthread which previously required a list walk.  The kthread address
is now tracked as thread specific data which can be quickly returned.

Signed-off-by: Brian Behlendorf <behlendorf1@llnl.gov>
cmd/ztest/ztest.c
lib/libzpool/include/sys/zfs_context.h
lib/libzpool/kernel.c
lib/libzpool/taskq.c
module/zfs/txg.c

index e171e91deda6a147b461cc2e4b9cac48c8c6f404..408dc14373161f57713fdd905fafbfa1a5bdab63 100644 (file)
@@ -141,7 +141,6 @@ typedef struct ztest_args {
        objset_t        *za_os;
        zilog_t         *za_zilog;
        kthread_t       *za_thread;
-       kt_did_t        za_threadid;
        uint64_t        za_instance;
        uint64_t        za_random;
        uint64_t        za_diroff;
@@ -157,6 +156,7 @@ typedef struct ztest_args {
        ztest_block_tag_t za_wbt;
        dmu_object_info_t za_doi;
        dmu_buf_t       *za_dbuf;
+       boolean_t       za_exited;
 } ztest_args_t;
 
 typedef void ztest_func_t(ztest_args_t *);
@@ -253,6 +253,8 @@ typedef struct ztest_shared {
        kmutex_t                zs_sync_lock[ZTEST_SYNC_LOCKS];
        uint64_t                zs_seq[ZTEST_SYNC_LOCKS];
        ztest_cb_list_t         zs_cb_list;
+       kmutex_t                zs_thr_lock;
+       kcondvar_t              zs_thr_cv;
 } ztest_shared_t;
 
 static char ztest_dev_template[] = "%s/%s.%llua";
@@ -264,6 +266,7 @@ static int ztest_dump_core = 1;
 
 static uint64_t metaslab_sz;
 static boolean_t ztest_exiting;
+static boolean_t resume_thr_exited;
 
 extern uint64_t metaslab_gang_bang;
 extern uint64_t metaslab_df_alloc_threshold;
@@ -3808,6 +3811,8 @@ ztest_resume_thread(void *arg)
                ztest_resume(spa);
        }
 
+       resume_thr_exited = B_TRUE;
+
        thread_exit();
        return (NULL);
 }
@@ -3873,6 +3878,13 @@ ztest_thread(void *arg)
                        break;
        }
 
+       mutex_enter(&zs->zs_thr_lock);
+       za->za_exited = B_TRUE;
+       mutex_exit(&zs->zs_thr_lock);
+
+       /* Announce that the thread has finished */
+       cv_broadcast(&zs->zs_thr_cv);
+
        thread_exit();
        return (NULL);
 }
@@ -3889,13 +3901,14 @@ ztest_run(char *pool)
        spa_t *spa;
        char name[100];
        kthread_t *resume_thread;
-       kt_did_t resume_id;
 
        ztest_exiting = B_FALSE;
 
        mutex_init(&zs->zs_vdev_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
        rw_init(&zs->zs_name_lock, NULL, RW_DEFAULT, NULL);
        mutex_init(&zs->zs_cb_list.zcl_callbacks_lock,NULL,MUTEX_DEFAULT,NULL);
+       mutex_init(&zs->zs_thr_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
+       cv_init(&zs->zs_thr_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 
        list_create(&zs->zs_cb_list.zcl_callbacks, sizeof (ztest_cb_data_t),
            offsetof(ztest_cb_data_t, zcd_node));
@@ -3968,9 +3981,9 @@ ztest_run(char *pool)
        /*
         * Create a thread to periodically resume suspended I/O.
         */
+       resume_thr_exited = B_FALSE;
        VERIFY3P((resume_thread = thread_create(NULL, 0, ztest_resume_thread,
-                spa, THR_BOUND, NULL, 0, 0)), !=, NULL);
-       resume_id = resume_thread->t_tid;
+           spa, TS_RUN, NULL, 0, 0)), !=, NULL);
 
        /*
         * Verify that we can safely inquire about about any object,
@@ -4046,13 +4059,18 @@ ztest_run(char *pool)
                        za[d].za_zilog = zil_open(za[d].za_os, NULL);
                }
 
+               za[t].za_exited = B_FALSE;
+
                VERIFY3P((za[t].za_thread = thread_create(NULL, 0, ztest_thread,
-                        &za[t], THR_BOUND, NULL, 0, 0)), !=, NULL);
-               za[t].za_threadid = za[t].za_thread->t_tid;
+                   &za[t], TS_RUN, NULL, 0, 0)), !=, NULL);
        }
 
        while (--t >= 0) {
-               VERIFY(thread_join(za[t].za_threadid, NULL, NULL) == 0);
+               mutex_enter(&zs->zs_thr_lock);
+               while (!za[t].za_exited)
+                       cv_wait(&zs->zs_thr_cv, &zs->zs_thr_lock);
+               mutex_exit(&zs->zs_thr_lock);
+
                if (t < zopt_datasets) {
                        zil_close(za[t].za_zilog);
                        dmu_objset_close(za[t].za_os);
@@ -4091,7 +4109,11 @@ ztest_run(char *pool)
 
        /* Kill the resume thread */
        ztest_exiting = B_TRUE;
-       VERIFY(thread_join(resume_id, NULL, NULL) == 0);
+
+       /* Wait for the resume thread to exit */
+       while (!resume_thr_exited)
+               (void) poll(NULL, 0, 200);
+
        ztest_resume(spa);
 
        /*
@@ -4107,6 +4129,8 @@ ztest_run(char *pool)
 
        list_destroy(&zs->zs_cb_list.zcl_callbacks);
 
+       cv_destroy(&zs->zs_thr_cv);
+       mutex_destroy(&zs->zs_thr_lock);
        mutex_destroy(&zs->zs_cb_list.zcl_callbacks_lock);
        rw_destroy(&zs->zs_name_lock);
        mutex_destroy(&zs->zs_vdev_lock);
index cad7553cc8a66c04ffd0eba9570cc0a748d4d748..9dbfa71497c474e38ef73b0ef7bca4ddad31a6a2 100644 (file)
@@ -192,34 +192,34 @@ _NOTE(CONSTCOND) } while (0)
 /*
  * Threads
  */
-#define THR_BOUND              0x00000001
 #define TS_RUN                 0x00000002
 
-typedef void (*thread_func_t)(void *);
+#define STACK_SIZE 8192 /* x86/x64 */
+
+typedef void (*thread_func_t)(void);
+typedef void (*thread_func_arg_t)(void *);
 typedef pthread_t kt_did_t;
 
 typedef struct kthread {
-        list_node_t    t_node;
        kt_did_t        t_tid;
-       pthread_attr_t  t_attr;
+       thread_func_t   t_func;
+       void *          t_arg;
 } kthread_t;
 
+/* XXX tsd_create()/tsd_destroy() missing */
 #define        tsd_get(key)            pthread_getspecific(key)
 #define        tsd_set(key, val)       pthread_setspecific(key, val)
 #define        curthread               zk_thread_current()
 #define thread_exit            zk_thread_exit
 #define thread_create(stk, stksize, func, arg, len, pp, state, pri)    \
-       zk_thread_create(stk, stksize, (thread_func_t)func, arg,        \
-                        len, NULL, state, pri)
-#define thread_join(tid, dtid, status)                                 \
-       zk_thread_join(tid, dtid, status)
+       zk_thread_create(stk, stksize, (thread_func_t) func, arg, len,  \
+           NULL, state, pri)
 
 extern kthread_t *zk_thread_current(void);
 extern void zk_thread_exit(void);
 extern kthread_t *zk_thread_create(caddr_t stk, size_t  stksize,
        thread_func_t func, void *arg, size_t len,
        void *pp, int state, pri_t pri);
-extern int zk_thread_join(kt_did_t tid, kthread_t *dtid, void **status);
 
 #define        issig(why)      (FALSE)
 #define        ISSIG(thr, why) (FALSE)
@@ -351,7 +351,7 @@ extern taskq_t      *taskq_create(const char *, int, pri_t, int, int, uint_t);
 extern taskqid_t taskq_dispatch(taskq_t *, task_func_t, void *, uint_t);
 extern void    taskq_destroy(taskq_t *);
 extern void    taskq_wait(taskq_t *);
-extern int     taskq_member(taskq_t *, void *);
+extern int     taskq_member(taskq_t *, kthread_t *);
 extern void    system_taskq_init(void);
 extern void    system_taskq_fini(void);
 
index 1218f20debf1d9f992b1184dd199912fdf7947de..4fef967d15f8c875f5e0712f0712119108d1ad37 100644 (file)
@@ -58,155 +58,141 @@ struct utsname utsname = {
  * =========================================================================
  */
 
-/* NOTE: Tracking each tid on a list and using it for curthread lookups
- *       is slow at best but it provides an easy way to provide a kthread
- *       style API on top of pthreads.  For now we just want ztest to work
- *       to validate correctness.  Performance is not much of an issue
- *       since that is what the in-kernel version is for.  That said
- *       reworking this to track the kthread_t structure as thread
- *       specific data would be probably the best way to speed this up.
- */
-
 pthread_cond_t kthread_cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
 pthread_mutex_t kthread_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
-list_t kthread_list;
-
-static int
-thread_count(void)
-{
-       kthread_t *kt;
-       int count = 0;
-
-       for (kt = list_head(&kthread_list); kt != NULL;
-            kt = list_next(&kthread_list, kt))
-               count++;
-
-       return count;
-}
+pthread_key_t kthread_key;
+int kthread_nr = 0;
 
 static void
 thread_init(void)
 {
        kthread_t *kt;
 
-       /* Initialize list for tracking kthreads */
-       list_create(&kthread_list, sizeof (kthread_t),
-                   offsetof(kthread_t, t_node));
+       VERIFY3S(pthread_key_create(&kthread_key, NULL), ==, 0);
 
        /* Create entry for primary kthread */
        kt = umem_zalloc(sizeof(kthread_t), UMEM_NOFAIL);
-       list_link_init(&kt->t_node);
-       VERIFY3U(kt->t_tid = pthread_self(), !=, 0);
-        VERIFY3S(pthread_attr_init(&kt->t_attr), ==, 0);
-       VERIFY3S(pthread_mutex_lock(&kthread_lock), ==, 0);
-       list_insert_head(&kthread_list, kt);
-       VERIFY3S(pthread_mutex_unlock(&kthread_lock), ==, 0);
+       kt->t_tid = pthread_self();
+       kt->t_func = NULL;
+
+       VERIFY3S(pthread_setspecific(kthread_key, kt), ==, 0);
+
+       /* Only the main thread should be running at the moment */
+       ASSERT3S(kthread_nr, ==, 0);
+       kthread_nr = 1;
 }
 
 static void
 thread_fini(void)
 {
-       kthread_t *kt;
-       struct timespec ts = { 0 };
-       int count;
+       kthread_t *kt = curthread;
+
+       ASSERT(pthread_equal(kt->t_tid, pthread_self()));
+       ASSERT3P(kt->t_func, ==, NULL);
+
+       umem_free(kt, sizeof(kthread_t));
 
        /* Wait for all threads to exit via thread_exit() */
        VERIFY3S(pthread_mutex_lock(&kthread_lock), ==, 0);
-       while ((count = thread_count()) > 1) {
-               clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);
-               ts.tv_sec += 1;
-               pthread_cond_timedwait(&kthread_cond, &kthread_lock, &ts);
-       }
 
-       ASSERT3S(thread_count(), ==, 1);
-       kt = list_head(&kthread_list);
-       list_remove(&kthread_list, kt);
-       VERIFY3S(pthread_mutex_unlock(&kthread_lock), ==, 0);
+       kthread_nr--; /* Main thread is exiting */
 
-       VERIFY(pthread_attr_destroy(&kt->t_attr) == 0);
-       umem_free(kt, sizeof(kthread_t));
+       while (kthread_nr > 0)
+               VERIFY3S(pthread_cond_wait(&kthread_cond, &kthread_lock), ==,
+                   0);
+
+       ASSERT3S(kthread_nr, ==, 0);
+       VERIFY3S(pthread_mutex_unlock(&kthread_lock), ==, 0);
 
-       /* Cleanup list for tracking kthreads */
-       list_destroy(&kthread_list);
+       VERIFY3S(pthread_key_delete(kthread_key), ==, 0);
 }
 
 kthread_t *
 zk_thread_current(void)
 {
-       kt_did_t tid = pthread_self();
-       kthread_t *kt;
-       int count = 1;
+       kthread_t *kt = pthread_getspecific(kthread_key);
 
-       /*
-        * Because a newly created thread may call zk_thread_current()
-        * before the thread parent has had time to add the thread's tid
-        * to our lookup list.  We will loop as long as there are tid
-        * which have not yet been set which must be one of ours.
-        * Yes it's a hack, at some point we can just use native pthreads.
-        */
-       while (count > 0) {
-               count = 0;
-               VERIFY3S(pthread_mutex_lock(&kthread_lock), ==, 0);
-               for (kt = list_head(&kthread_list); kt != NULL;
-                    kt = list_next(&kthread_list, kt)) {
-
-                       if (kt->t_tid == tid) {
-                               VERIFY3S(pthread_mutex_unlock(
-                                        &kthread_lock), ==, 0);
-                               return kt;
-                       }
-
-                       if (kt->t_tid == (kt_did_t)-1)
-                               count++;
-               }
-               VERIFY3S(pthread_mutex_unlock(&kthread_lock), ==, 0);
-       }
+       ASSERT3P(kt, !=, NULL);
+
+       return kt;
+}
+
+void *
+zk_thread_helper(void *arg)
+{
+       kthread_t *kt = (kthread_t *) arg;
+
+       VERIFY3S(pthread_setspecific(kthread_key, kt), ==, 0);
+
+       VERIFY3S(pthread_mutex_lock(&kthread_lock), ==, 0);
+       kthread_nr++;
+       VERIFY3S(pthread_mutex_unlock(&kthread_lock), ==, 0);
+
+       kt->t_tid = pthread_self();
+       ((thread_func_arg_t) kt->t_func)(kt->t_arg);
+
+       /* Unreachable, thread must exit with thread_exit() */
+       abort();
 
-       /* Unreachable */
-       ASSERT(0);
        return NULL;
 }
 
 kthread_t *
-zk_thread_create(caddr_t stk, size_t  stksize, thread_func_t func, void *arg,
+zk_thread_create(caddr_t stk, size_t stksize, thread_func_t func, void *arg,
              size_t len, void *pp, int state, pri_t pri)
 {
        kthread_t *kt;
+       pthread_t tid;
+       pthread_attr_t attr;
+       size_t stack;
+
+       /*
+        * Due to a race when getting/setting the thread ID, currently only
+        * detached threads are supported.
+        */
+       ASSERT3S(state & ~TS_RUN, ==, 0);
 
        kt = umem_zalloc(sizeof(kthread_t), UMEM_NOFAIL);
-       kt->t_tid = (kt_did_t)-1;
-       list_link_init(&kt->t_node);
-       VERIFY(pthread_attr_init(&kt->t_attr) == 0);
+       kt->t_func = func;
+       kt->t_arg = arg;
 
-       VERIFY3S(pthread_mutex_lock(&kthread_lock), ==, 0);
-       list_insert_head(&kthread_list, kt);
-       VERIFY3S(pthread_mutex_unlock(&kthread_lock), ==, 0);
+       /*
+        * The Solaris kernel stack size in x86/x64 is 8K, so we reduce the
+        * default stack size in userspace, for sanity checking.
+        *
+        * PTHREAD_STACK_MIN is the stack required for a NULL procedure in
+        * userspace.
+        *
+        * XXX: Stack size for other architectures is not being taken into
+        * account.
+        */
+       stack = PTHREAD_STACK_MIN + MAX(stksize, STACK_SIZE);
+       
+       VERIFY3S(pthread_attr_init(&attr), ==, 0);
+       VERIFY3S(pthread_attr_setstacksize(&attr, stack), ==, 0);
+       VERIFY3S(pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED),
+           ==, 0);
 
-       VERIFY3U(pthread_create(&kt->t_tid, &kt->t_attr,
-                             (void *(*)(void *))func, arg), ==, 0);
+       VERIFY3S(pthread_create(&tid, &attr, &zk_thread_helper, kt), ==, 0);
 
-       return kt;
-}
+       VERIFY3S(pthread_attr_destroy(&attr), ==, 0);
 
-int
-zk_thread_join(kt_did_t tid, kthread_t *dtid, void **status)
-{
-       return pthread_join(tid, status);
+       return kt;
 }
 
 void
 zk_thread_exit(void)
 {
-       kthread_t *kt;
+       kthread_t *kt = curthread;
 
-       VERIFY3P(kt = curthread, !=, NULL);
-       VERIFY3S(pthread_mutex_lock(&kthread_lock), ==, 0);
-       list_remove(&kthread_list, kt);
-       VERIFY3S(pthread_mutex_unlock(&kthread_lock), ==, 0);
+       ASSERT(pthread_equal(kt->t_tid, pthread_self()));
 
-       VERIFY(pthread_attr_destroy(&kt->t_attr) == 0);
        umem_free(kt, sizeof(kthread_t));
 
+       pthread_mutex_lock(&kthread_lock);
+       kthread_nr--;
+       pthread_mutex_unlock(&kthread_lock);
+
        pthread_cond_broadcast(&kthread_cond);
        pthread_exit(NULL);
 }
index 42e2dd3f43c858277a7299a7b5b7f63bb30abe7b..1efdf1d6fa2e94220419e6c3e32a4436f07af075 100644 (file)
@@ -43,7 +43,6 @@ struct taskq {
        kcondvar_t      tq_dispatch_cv;
        kcondvar_t      tq_wait_cv;
        kthread_t       **tq_threadlist;
-       kt_did_t        *tq_idlist;
        int             tq_flags;
        int             tq_active;
        int             tq_nthreads;
@@ -135,7 +134,7 @@ taskq_wait(taskq_t *tq)
        mutex_exit(&tq->tq_lock);
 }
 
-static void *
+static void
 taskq_thread(void *arg)
 {
        taskq_t *tq = arg;
@@ -165,7 +164,6 @@ taskq_thread(void *arg)
        cv_broadcast(&tq->tq_wait_cv);
        mutex_exit(&tq->tq_lock);
        thread_exit();
-       return (NULL);
 }
 
 /*ARGSUSED*/
@@ -200,10 +198,8 @@ taskq_create(const char *name, int nthreads, pri_t pri,
        tq->tq_maxalloc = maxalloc;
        tq->tq_task.task_next = &tq->tq_task;
        tq->tq_task.task_prev = &tq->tq_task;
-       VERIFY3P((tq->tq_threadlist = kmem_alloc(tq->tq_nthreads *
-                sizeof(kthread_t *), KM_SLEEP)), !=, NULL);
-       VERIFY3P((tq->tq_idlist = kmem_alloc(tq->tq_nthreads *
-                sizeof(kt_did_t), KM_SLEEP)), !=, NULL);
+       tq->tq_threadlist = kmem_alloc(tq->tq_nthreads * sizeof(kthread_t *),
+           KM_SLEEP);
 
        if (flags & TASKQ_PREPOPULATE) {
                mutex_enter(&tq->tq_lock);
@@ -214,8 +210,7 @@ taskq_create(const char *name, int nthreads, pri_t pri,
 
        for (t = 0; t < tq->tq_nthreads; t++) {
                VERIFY((tq->tq_threadlist[t] = thread_create(NULL, 0,
-                      taskq_thread, tq, THR_BOUND, NULL, 0, 0)) != NULL);
-               tq->tq_idlist[t] = tq->tq_threadlist[t]->t_tid;
+                   taskq_thread, tq, TS_RUN, NULL, 0, 0)) != NULL);
        }
 
        return (tq);
@@ -224,7 +219,6 @@ taskq_create(const char *name, int nthreads, pri_t pri,
 void
 taskq_destroy(taskq_t *tq)
 {
-       int t;
        int nthreads = tq->tq_nthreads;
 
        taskq_wait(tq);
@@ -245,11 +239,7 @@ taskq_destroy(taskq_t *tq)
 
        mutex_exit(&tq->tq_lock);
 
-       for (t = 0; t < nthreads; t++)
-               VERIFY3S(thread_join(tq->tq_idlist[t], NULL, NULL), ==, 0);
-
        kmem_free(tq->tq_threadlist, nthreads * sizeof(kthread_t *));
-       kmem_free(tq->tq_idlist, nthreads * sizeof(kt_did_t));
 
        rw_destroy(&tq->tq_threadlock);
        mutex_destroy(&tq->tq_lock);
@@ -260,7 +250,7 @@ taskq_destroy(taskq_t *tq)
 }
 
 int
-taskq_member(taskq_t *tq, void *t)
+taskq_member(taskq_t *tq, kthread_t *t)
 {
        int i;
 
@@ -268,7 +258,7 @@ taskq_member(taskq_t *tq, void *t)
                return (1);
 
        for (i = 0; i < tq->tq_nthreads; i++)
-               if (tq->tq_threadlist[i] == (kthread_t *)t)
+               if (tq->tq_threadlist[i] == t)
                        return (1);
 
        return (0);
index 15745b3e983a9f2c522f77e6895508e568d580b0..b5fcc8c4a858a67c92cd112b8b7239120b992e1a 100644 (file)
@@ -446,8 +446,6 @@ txg_sync_thread(dsl_pool_t *dp)
                rw_exit(&tx->tx_suspend);
                cv_broadcast(&tx->tx_sync_done_cv);
        }
-
-       thread_exit();
 }
 
 static void
@@ -492,8 +490,6 @@ txg_quiesce_thread(dsl_pool_t *dp)
                cv_broadcast(&tx->tx_sync_more_cv);
                cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_done_cv);
        }
-
-       thread_exit();
 }
 
 /*