From 973b4ff9abb6e12cada196a9c97a96b358275e16 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Diogo Netto <61364108+d-netto@users.noreply.github.com> Date: Mon, 4 Mar 2024 13:16:28 -0300 Subject: [PATCH] yet more atomics & cache-line fixes on work-stealing queue (#53424) MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit This regression at a large number of GC threads still shows up on a large aarch64 machine (80-core ARM Neoverse N1). ``` bench = "many_refs.jl" (gcthreads, threads) = (1, 1) [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback ┌─────────┬────────────┬─────────┬───────────┬────────────┬──────────────┬───────────────────┬──────────┬────────────┐ │ │ total time │ gc time │ mark time │ sweep time │ max GC pause │ time to safepoint │ max heap │ percent gc │ │ │ ms │ ms │ ms │ ms │ ms │ us │ MB │ % │ ├─────────┼────────────┼─────────┼───────────┼────────────┼──────────────┼───────────────────┼──────────┼────────────┤ │ minimum │ 3807 │ 2826 │ 2633 │ 193 │ 960 │ 13 │ 892 │ 74 │ │ median │ 3810 │ 2826 │ 2633 │ 193 │ 961 │ 15 │ 892 │ 74 │ │ maximum │ 3810 │ 2831 │ 2638 │ 193 │ 962 │ 27 │ 892 │ 74 │ │ stdev │ 2 │ 3 │ 3 │ 0 │ 1 │ 7 │ 0 │ 0 │ └─────────┴────────────┴─────────┴───────────┴────────────┴──────────────┴───────────────────┴──────────┴────────────┘ (gcthreads, threads) = (2, 1) [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback ┌─────────┬────────────┬─────────┬───────────┬────────────┬──────────────┬───────────────────┬──────────┬────────────┐ │ │ total time │ gc time │ mark time │ sweep time │ max GC pause │ time to safepoint │ max heap │ percent gc │ │ │ ms │ ms │ ms │ ms │ ms │ us │ MB │ % │ ├─────────┼────────────┼─────────┼───────────┼────────────┼──────────────┼───────────────────┼──────────┼────────────┤ │ minimum │ 2455 │ 1476 │ 1350 │ 126 │ 488 │ 20 │ 892 │ 60 │ │ median │ 2459 │ 1478 │ 1352 │ 126 │ 489 │ 23 │ 892 │ 60 │ │ maximum │ 2465 │ 1479 │ 1352 │ 126 │ 489 │ 23 │ 893 │ 60 │ │ stdev │ 5 │ 1 │ 1 │ 0 │ 1 │ 2 │ 0 │ 0 │ └─────────┴────────────┴─────────┴───────────┴────────────┴──────────────┴───────────────────┴──────────┴────────────┘ (gcthreads, threads) = (4, 1) [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback ┌─────────┬────────────┬─────────┬───────────┬────────────┬──────────────┬───────────────────┬──────────┬────────────┐ │ │ total time │ gc time │ mark time │ sweep time │ max GC pause │ time to safepoint │ max heap │ percent gc │ │ │ ms │ ms │ ms │ ms │ ms │ us │ MB │ % │ ├─────────┼────────────┼─────────┼───────────┼────────────┼──────────────┼───────────────────┼──────────┼────────────┤ │ minimum │ 2173 │ 1194 │ 1115 │ 77 │ 463 │ 18 │ 892 │ 54 │ │ median │ 2187 │ 1194 │ 1116 │ 78 │ 463 │ 19 │ 893 │ 55 │ │ maximum │ 2217 │ 1208 │ 1130 │ 78 │ 463 │ 19 │ 893 │ 55 │ │ stdev │ 22 │ 8 │ 8 │ 1 │ 0 │ 1 │ 0 │ 0 │ └─────────┴────────────┴─────────┴───────────┴────────────┴──────────────┴───────────────────┴──────────┴────────────┘ (gcthreads, threads) = (8, 1) [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback ┌─────────┬────────────┬─────────┬───────────┬────────────┬──────────────┬───────────────────┬──────────┬────────────┐ │ │ total time │ gc time │ mark time │ sweep time │ max GC pause │ time to safepoint │ max heap │ percent gc │ │ │ ms │ ms │ ms │ ms │ ms │ us │ MB │ % │ ├─────────┼────────────┼─────────┼───────────┼────────────┼──────────────┼───────────────────┼──────────┼────────────┤ │ minimum │ 2191 │ 1212 │ 1149 │ 63 │ 539 │ 19 │ 901 │ 55 │ │ median │ 2199 │ 1219 │ 1156 │ 63 │ 540 │ 20 │ 901 │ 55 │ │ maximum │ 2201 │ 1222 │ 1157 │ 65 │ 540 │ 20 │ 901 │ 56 │ │ stdev │ 5 │ 5 │ 4 │ 1 │ 1 │ 1 │ 0 │ 0 │ └─────────┴────────────┴─────────┴───────────┴────────────┴──────────────┴───────────────────┴──────────┴────────────┘ (gcthreads, threads) = (16, 1) [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback ┌─────────┬────────────┬─────────┬───────────┬────────────┬──────────────┬───────────────────┬──────────┬────────────┐ │ │ total time │ gc time │ mark time │ sweep time │ max GC pause │ time to safepoint │ max heap │ percent gc │ │ │ ms │ ms │ ms │ ms │ ms │ us │ MB │ % │ ├─────────┼────────────┼─────────┼───────────┼────────────┼──────────────┼───────────────────┼──────────┼────────────┤ │ minimum │ 3897 │ 2916 │ 2854 │ 60 │ 1423 │ 20 │ 902 │ 75 │ │ median │ 4012 │ 3032 │ 2972 │ 62 │ 1491 │ 21 │ 904 │ 75 │ │ maximum │ 4026 │ 3106 │ 3044 │ 62 │ 1511 │ 22 │ 904 │ 77 │ │ stdev │ 70 │ 96 │ 96 │ 1 │ 46 │ 1 │ 1 │ 1 │ └─────────┴────────────┴─────────┴───────────┴────────────┴──────────────┴───────────────────┴──────────┴────────────┘ ``` This patch seems to improve performance at 16 GC threads though we still have some negative scaling for this benchmark beyond 8 GC threads (others seem fine). I didn't test whether this is indeed the optimal struct layout for the queue in this benchmark. ``` bench = "many_refs.jl" (gcthreads, threads) = (1, 1) [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback ┌─────────┬────────────┬─────────┬───────────┬────────────┬──────────────┬───────────────────┬──────────┬────────────┐ │ │ total time │ gc time │ mark time │ sweep time │ max GC pause │ time to safepoint │ max heap │ percent gc │ │ │ ms │ ms │ ms │ ms │ ms │ us │ MB │ % │ ├─────────┼────────────┼─────────┼───────────┼────────────┼──────────────┼───────────────────┼──────────┼────────────┤ │ minimum │ 3807 │ 2822 │ 2630 │ 193 │ 959 │ 15 │ 892 │ 74 │ │ median │ 3824 │ 2823 │ 2630 │ 193 │ 959 │ 15 │ 892 │ 74 │ │ maximum │ 4307 │ 3194 │ 2974 │ 220 │ 1086 │ 19 │ 892 │ 74 │ │ stdev │ 284 │ 215 │ 199 │ 16 │ 74 │ 2 │ 0 │ 0 │ └─────────┴────────────┴─────────┴───────────┴────────────┴──────────────┴───────────────────┴──────────┴────────────┘ (gcthreads, threads) = (2, 1) [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback ┌─────────┬────────────┬─────────┬───────────┬────────────┬──────────────┬───────────────────┬──────────┬────────────┐ │ │ total time │ gc time │ mark time │ sweep time │ max GC pause │ time to safepoint │ max heap │ percent gc │ │ │ ms │ ms │ ms │ ms │ ms │ us │ MB │ % │ ├─────────┼────────────┼─────────┼───────────┼────────────┼──────────────┼───────────────────┼──────────┼────────────┤ │ minimum │ 2459 │ 1476 │ 1349 │ 126 │ 488 │ 19 │ 892 │ 60 │ │ median │ 2460 │ 1479 │ 1352 │ 127 │ 488 │ 21 │ 893 │ 60 │ │ maximum │ 2770 │ 1661 │ 1526 │ 135 │ 570 │ 22 │ 893 │ 60 │ │ stdev │ 179 │ 106 │ 101 │ 5 │ 47 │ 1 │ 0 │ 0 │ └─────────┴────────────┴─────────┴───────────┴────────────┴──────────────┴───────────────────┴──────────┴────────────┘ (gcthreads, threads) = (4, 1) [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback ┌─────────┬────────────┬─────────┬───────────┬────────────┬──────────────┬───────────────────┬──────────┬────────────┐ │ │ total time │ gc time │ mark time │ sweep time │ max GC pause │ time to safepoint │ max heap │ percent gc │ │ │ ms │ ms │ ms │ ms │ ms │ us │ MB │ % │ ├─────────┼────────────┼─────────┼───────────┼────────────┼──────────────┼───────────────────┼──────────┼────────────┤ │ minimum │ 2215 │ 1233 │ 1155 │ 77 │ 485 │ 20 │ 892 │ 53 │ │ median │ 2320 │ 1248 │ 1171 │ 78 │ 492 │ 21 │ 893 │ 54 │ │ maximum │ 2372 │ 1259 │ 1176 │ 83 │ 493 │ 22 │ 893 │ 56 │ │ stdev │ 80 │ 13 │ 11 │ 3 │ 5 │ 1 │ 1 │ 1 │ └─────────┴────────────┴─────────┴───────────┴────────────┴──────────────┴───────────────────┴──────────┴────────────┘ (gcthreads, threads) = (8, 1) [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback ┌─────────┬────────────┬─────────┬───────────┬────────────┬──────────────┬───────────────────┬──────────┬────────────┐ │ │ total time │ gc time │ mark time │ sweep time │ max GC pause │ time to safepoint │ max heap │ percent gc │ │ │ ms │ ms │ ms │ ms │ ms │ us │ MB │ % │ ├─────────┼────────────┼─────────┼───────────┼────────────┼──────────────┼───────────────────┼──────────┼────────────┤ │ minimum │ 2204 │ 1220 │ 1156 │ 64 │ 544 │ 23 │ 901 │ 53 │ │ median │ 2362 │ 1249 │ 1181 │ 64 │ 553 │ 23 │ 901 │ 53 │ │ maximum │ 2374 │ 1261 │ 1196 │ 68 │ 558 │ 25 │ 901 │ 55 │ │ stdev │ 95 │ 21 │ 20 │ 2 │ 7 │ 1 │ 0 │ 1 │ └─────────┴────────────┴─────────┴───────────┴────────────┴──────────────┴───────────────────┴──────────┴────────────┘ (gcthreads, threads) = (16, 1) [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback [ Info: Setting GC memory pressure callback ┌─────────┬────────────┬─────────┬───────────┬────────────┬──────────────┬───────────────────┬──────────┬────────────┐ │ │ total time │ gc time │ mark time │ sweep time │ max GC pause │ time to safepoint │ max heap │ percent gc │ │ │ ms │ ms │ ms │ ms │ ms │ us │ MB │ % │ ├─────────┼────────────┼─────────┼───────────┼────────────┼──────────────┼───────────────────┼──────────┼────────────┤ │ minimum │ 2502 │ 1519 │ 1458 │ 62 │ 721 │ 22 │ 902 │ 58 │ │ median │ 2511 │ 1524 │ 1461 │ 63 │ 728 │ 23 │ 903 │ 61 │ │ maximum │ 2664 │ 1554 │ 1486 │ 68 │ 741 │ 25 │ 905 │ 61 │ │ stdev │ 91 │ 19 │ 16 │ 3 │ 10 │ 1 │ 2 │ 1 │ └─────────┴────────────┴─────────┴───────────┴────────────┴──────────────┴───────────────────┴──────────┴────────────┘ ``` --- src/work-stealing-queue.h | 10 ++++++---- 1 file changed, 6 insertions(+), 4 deletions(-) diff --git a/src/work-stealing-queue.h b/src/work-stealing-queue.h index 73c6e34e36de8..9ec283b610e62 100644 --- a/src/work-stealing-queue.h +++ b/src/work-stealing-queue.h @@ -3,6 +3,8 @@ #ifndef WORK_STEALING_QUEUE_H #define WORK_STEALING_QUEUE_H +#include + #include "julia_atomics.h" #include "assert.h" @@ -41,10 +43,10 @@ static inline void free_ws_array(ws_array_t *a) } typedef struct { - _Atomic(int64_t) top; - char _padding[JL_CACHE_BYTE_ALIGNMENT - sizeof(_Atomic(int64_t))]; - _Atomic(int64_t) bottom; // put on a separate cache line. conservatively estimate cache line size as 128 bytes - _Atomic(ws_array_t *) array; + // align to JL_CACHE_BYTE_ALIGNMENT + alignas(JL_CACHE_BYTE_ALIGNMENT) _Atomic(int64_t) top; + alignas(JL_CACHE_BYTE_ALIGNMENT) _Atomic(int64_t) bottom; + alignas(JL_CACHE_BYTE_ALIGNMENT) _Atomic(ws_array_t *) array; } ws_queue_t; static inline ws_array_t *ws_queue_push(ws_queue_t *q, void *elt, int32_t eltsz) JL_NOTSAFEPOINT