drop-cache.diff

   1 From: Tobi Oetiker tobi{at}oetiker.ch
   2 Date: 2007-04-23
   3
   4 I am using rsync for hard-link backup. I found that there is a
   5 major problem with frequent backup filling up the file system cache
   6 with all the data from the files being backed up. The effect is
   7 that all the other 'sensible' data in the cache gets thrown out in
   8 the process. This is rather unfortunate as the performance of the
   9 system becomes very bad after running rsync.
  10
  11 Some research showed, that
  12
  13   posix_fadvise64(fd, 0, 0,POSIX_FADV_DONTNEED);
  14
  15 would tell the OS that it should  not keep the file in cache. I
  16 have written a patch for rsync that adds the
  17
  18   --drop-cache
  19
  20 option which activates posix_fadvise64.
  21
  22 There are some caveats though:
  23
  24   * When calling posix_fadvise64 while writing a file, only the
  25     part of the cache will be release which has already been
  26     written to disk. This means we have to call fdatasync before
  27     calling posix_fadvise64 and this will unfortunately slow down
  28     operations considerably. On my test system I get 240 KByte/s.
  29
  30     The patch has been optimized, so that the impact on large files
  31     will be considerably lowered by calling posix_fadvise64 only
  32     after a few megabytes have been written.
  33
  34   * When reading a file which has been cached *Before* rsync read
  35     it, the content of the file will be released from cache never
  36     the less, which may not be intended. I have unfortunately not
  37     found a method for determining if a file is in cache or not
  38     (ideas?)
  39
  40     I found that running rsync of an lvm snapshot is a good way
  41     around this problem, since the snapshot data is cached
  42     separately from the original. It has the additional benefit of
  43     making the backups more consistent.
  44
  45   * I don't really know the rsync code, so it may be that the patch
  46     is calling fadvise for files where this would not be necessary.
  47
  48   * The patch is tested only on Linux 2.6.18
  49
  50 If you have any input on this, please let me know.
  51
  52 You can get the latest edition of the patch from
  53
  54   http://tobi.oetiker.ch/patches/
  55
  56 cheers
  57 tobi
  58
  59 Changes:
  60
  61  2007-04-23
  62
  63 * pass --drop-cache on to the remote server
  64 * make test works now
  65
  66 diff --git a/checksum.c b/checksum.c
  67 --- a/checksum.c
  68 +++ b/checksum.c
  69 @@ -26,6 +26,10 @@ extern int protocol_version;
  70
  71  int csum_length = SHORT_SUM_LENGTH; /* initial value */
  72
  73 +#ifdef HAVE_POSIX_FADVISE64
  74 +#define close(fd) fadv_close(fd)
  75 +#endif
  76 +
  77  /*
  78    a simple 32 bit checksum that can be upadted from either end
  79    (inspired by Mark Adler's Adler-32 checksum)
  80 diff --git a/cleanup.c b/cleanup.c
  81 --- a/cleanup.c
  82 +++ b/cleanup.c
  83 @@ -46,7 +46,13 @@ void close_all(void)
  84         int fd;
  85         int ret;
  86         STRUCT_STAT st;
  87 +#endif
  88 +
  89 +#ifdef HAVE_POSIX_FADVISE64
  90 +       fadv_close_all();
  91 +#endif
  92
  93 +#ifdef SHUTDOWN_ALL_SOCKETS
  94         max_fd = sysconf(_SC_OPEN_MAX) - 1;
  95         for (fd = max_fd; fd >= 0; fd--) {
  96                 if ((ret = do_fstat(fd, &st)) == 0) {
  97 diff --git a/configure.in b/configure.in
  98 --- a/configure.in
  99 +++ b/configure.in
 100 @@ -554,7 +554,7 @@ AC_CHECK_FUNCS(waitpid wait4 getcwd strdup chown chmod lchmod mknod mkfifo \
 101      strlcat strlcpy strtol mallinfo getgroups setgroups geteuid getegid \
 102      setlocale setmode open64 lseek64 mkstemp64 mtrace va_copy __va_copy \
 103      strerror putenv iconv_open locale_charset nl_langinfo getxattr \
 104 -    extattr_get_link sigaction sigprocmask setattrlist)
 105 +    extattr_get_link sigaction sigprocmask setattrlist posix_fadvise64)
 106
 107  dnl cygwin iconv.h defines iconv_open as libiconv_open
 108  if test x"$ac_cv_func_iconv_open" != x"yes"; then
 109 diff --git a/fileio.c b/fileio.c
 110 --- a/fileio.c
 111 +++ b/fileio.c
 112 @@ -30,6 +30,12 @@ extern int sparse_files;
 113  static char last_byte;
 114  static size_t sparse_seek = 0;
 115
 116 +#ifdef HAVE_POSIX_FADVISE64
 117 +#define close(fd) fadv_close(fd)
 118 +#define read(fd,buf,len) fadv_read(fd,buf,len)
 119 +#define write(fd,buf,len) fadv_write(fd,buf,len)
 120 +#endif
 121 +
 122  int sparse_end(int f)
 123  {
 124         int ret;
 125 diff --git a/generator.c b/generator.c
 126 --- a/generator.c
 127 +++ b/generator.c
 128 @@ -116,6 +116,10 @@ static int need_retouch_dir_times;
 129  static int need_retouch_dir_perms;
 130  static const char *solo_file = NULL;
 131
 132 +#ifdef HAVE_POSIX_FADVISE64
 133 +#define close(fd) fadv_close(fd)
 134 +#endif
 135 +
 136  /* For calling delete_item() and delete_dir_contents(). */
 137  #define DEL_NO_UID_WRITE       (1<<0) /* file/dir has our uid w/o write perm */
 138  #define DEL_RECURSE            (1<<1) /* if dir, delete all contents */
 139 diff --git a/options.c b/options.c
 140 --- a/options.c
 141 +++ b/options.c
 142 @@ -60,6 +60,7 @@ int preserve_uid = 0;
 143  int preserve_gid = 0;
 144  int preserve_times = 0;
 145  int update_only = 0;
 146 +int drop_cache = 0;
 147  int cvs_exclude = 0;
 148  int dry_run = 0;
 149  int do_xfers = 1;
 150 @@ -326,6 +327,9 @@ void usage(enum logcode F)
 151    rprintf(F,"     --backup-dir=DIR        make backups into hierarchy based in DIR\n");
 152    rprintf(F,"     --suffix=SUFFIX         set backup suffix (default %s w/o --backup-dir)\n",BACKUP_SUFFIX);
 153    rprintf(F," -u, --update                skip files that are newer on the receiver\n");
 154 +#ifdef HAVE_POSIX_FADVISE64
 155 +  rprintf(F,"     --drop-cache            tell OS to drop caching of file data\n");
 156 +#endif
 157    rprintf(F,"     --inplace               update destination files in-place (SEE MAN PAGE)\n");
 158    rprintf(F,"     --append                append data onto shorter files\n");
 159    rprintf(F,"     --append-verify         like --append, but with old data in file checksum\n");
 160 @@ -534,6 +538,9 @@ static struct poptOption long_options[] = {
 161    {"no-one-file-system",'x',POPT_ARG_VAL,   &one_file_system, 0, 0, 0 },
 162    {"no-x",            'x', POPT_ARG_VAL,    &one_file_system, 0, 0, 0 },
 163    {"update",          'u', POPT_ARG_NONE,   &update_only, 0, 0, 0 },
 164 +#ifdef HAVE_POSIX_FADVISE64
 165 +  {"drop-cache",       0,  POPT_ARG_NONE,   &drop_cache, 0, 0, 0 },
 166 +#endif
 167    {"existing",         0,  POPT_ARG_NONE,   &ignore_non_existing, 0, 0, 0 },
 168    {"ignore-non-existing",0,POPT_ARG_NONE,   &ignore_non_existing, 0, 0, 0 },
 169    {"ignore-existing",  0,  POPT_ARG_NONE,   &ignore_existing, 0, 0, 0 },
 170 @@ -1719,6 +1726,11 @@ void server_options(char **args, int *argc_p)
 171         if (!am_sender)
 172                 args[ac++] = "--sender";
 173
 174 +#ifdef HAVE_POSIX_FADVISE64
 175 +       if (drop_cache)
 176 +               args[ac++] = "--drop-cache";
 177 +#endif
 178 +
 179         x = 1;
 180         argstr[0] = '-';
 181
 182 diff --git a/receiver.c b/receiver.c
 183 --- a/receiver.c
 184 +++ b/receiver.c
 185 @@ -62,6 +62,10 @@ static int phase = 0, redoing = 0;
 186  /* We're either updating the basis file or an identical copy: */
 187  static int updating_basis_or_equiv;
 188
 189 +#ifdef HAVE_POSIX_FADVISE64
 190 +#define close(fd) fadv_close(fd)
 191 +#endif
 192 +
 193  /*
 194   * get_tmpname() - create a tmp filename for a given filename
 195   *
 196 diff --git a/rsync.yo b/rsync.yo
 197 --- a/rsync.yo
 198 +++ b/rsync.yo
 199 @@ -352,6 +352,7 @@ to the detailed description below for a complete description.  verb(
 200       --super                 receiver attempts super-user activities
 201       --fake-super            store/recover privileged attrs using xattrs
 202   -S, --sparse                handle sparse files efficiently
 203 +     --drop-cache            tell OS to drop caching of file data
 204   -n, --dry-run               perform a trial run with no changes made
 205   -W, --whole-file            copy files whole (w/o delta-xfer algorithm)
 206   -x, --one-file-system       don't cross filesystem boundaries
 207 @@ -1049,6 +1050,10 @@ NOTE: Don't use this option when the destination is a Solaris "tmpfs"
 208  filesystem. It doesn't seem to handle seeks over null regions
 209  correctly and ends up corrupting the files.
 210
 211 +dit(bf(--drop-cache)) Tell the OS to drop the caching of the file data.  This
 212 +prevents rsync from filling up the filesystem cache.  This can sometimes help
 213 +to make a system perform better by keeping non-rsync files in the disk cache.
 214 +
 215  dit(bf(-n, --dry-run)) This makes rsync perform a trial run that doesn't
 216  make any changes (and produces mostly the same output as a real run).  It
 217  is most commonly used in combination with the bf(-v, --verbose) and/or
 218 diff --git a/sender.c b/sender.c
 219 --- a/sender.c
 220 +++ b/sender.c
 221 @@ -46,6 +46,10 @@ extern int write_batch;
 222  extern struct stats stats;
 223  extern struct file_list *cur_flist, *first_flist, *dir_flist;
 224
 225 +#ifdef HAVE_POSIX_FADVISE64
 226 +#define close(fd) fadv_close(fd)
 227 +#endif
 228 +
 229  /**
 230   * @file
 231   *
 232 diff --git a/t_unsafe.c b/t_unsafe.c
 233 --- a/t_unsafe.c
 234 +++ b/t_unsafe.c
 235 @@ -28,6 +28,7 @@ int am_root = 0;
 236  int read_only = 0;
 237  int list_only = 0;
 238  int verbose = 0;
 239 +int drop_cache = 0;
 240  int preserve_perms = 0;
 241  int preserve_executability = 0;
 242
 243 diff --git a/util.c b/util.c
 244 --- a/util.c
 245 +++ b/util.c
 246 @@ -26,6 +26,7 @@
 247  extern int verbose;
 248  extern int dry_run;
 249  extern int module_id;
 250 +extern int drop_cache;
 251  extern int modify_window;
 252  extern int relative_paths;
 253  extern int human_readable;
 254 @@ -42,6 +43,131 @@ char curr_dir[MAXPATHLEN];
 255  unsigned int curr_dir_len;
 256  int curr_dir_depth; /* This is only set for a sanitizing daemon. */
 257
 258 +#ifdef HAVE_POSIX_FADVISE64
 259 +#define FADV_BUFFER_SIZE  1024*1024*16
 260 +
 261 +static struct stat fadv_fd_stat[1024];
 262 +static off_t fadv_fd_pos[1024];
 263 +static int fadv_fd_init = 0;
 264 +static int fadv_max_fd = 0;
 265 +static int fadv_close_ring_tail = 0;
 266 +static int fadv_close_ring_head = 0;
 267 +static int fadv_close_ring_size = 0;
 268 +static int fadv_close_ring[1024];
 269 +static int fadv_close_buffer_size = 0;
 270 +
 271 +static void fadv_fd_init_func(void)
 272 +{
 273 +       if (fadv_fd_init == 0) {
 274 +               int i;
 275 +               fadv_fd_init = 1;
 276 +               if (fadv_max_fd == 0){
 277 +                       fadv_max_fd = sysconf(_SC_OPEN_MAX) - 20;
 278 +                       if (fadv_max_fd < 0)
 279 +                               fadv_max_fd = 1;
 280 +                       if (fadv_max_fd > 1000)
 281 +                               fadv_max_fd = 1000;
 282 +               }
 283 +               for (i = 0; i < fadv_max_fd; i++) {
 284 +                       fadv_fd_pos[i] = 0;
 285 +                       fadv_fd_stat[i].st_dev = 0;
 286 +                       fadv_fd_stat[i].st_ino = 0;
 287 +               }
 288 +       }
 289 +}
 290 +
 291 +static void fadv_drop(int fd, int sync)
 292 +{
 293 +       struct stat sb;
 294 +       int pos;
 295 +
 296 +       /* Trail 1 MB behind in dropping. we do this to make
 297 +        * sure that the same block or stripe does not have
 298 +        * to be written twice. */
 299 +       if (fd > fadv_max_fd)
 300 +               return;
 301 +       pos = lseek(fd, 0, SEEK_CUR) - 1024*1024;
 302 +       fadv_fd_init_func();
 303 +       fstat(fd, &sb);
 304 +       if (fadv_fd_stat[fd].st_dev == sb.st_dev
 305 +        && fadv_fd_stat[fd].st_ino == sb.st_ino) {
 306 +               if (fadv_fd_pos[fd] < pos - FADV_BUFFER_SIZE) {
 307 +                       if (sync) {
 308 +                               /* If the file is not flushed to disk before calling fadvise,
 309 +                                * then the Cache will not be freed and the advise gets ignored
 310 +                                * this does give a severe hit on performance. If only there
 311 +                                * was a way to mark cache so that it gets release once the data
 312 +                                * is written to disk. */
 313 +                               fdatasync(fd);
 314 +                       }
 315 +                       posix_fadvise64(fd, 0, pos, POSIX_FADV_DONTNEED);
 316 +                       fadv_fd_pos[fd] = pos;
 317 +               }
 318 +       } else {
 319 +               fadv_fd_stat[fd].st_dev = sb.st_dev;
 320 +               fadv_fd_stat[fd].st_ino = sb.st_ino;
 321 +               fadv_fd_pos[fd] = 0;
 322 +       }
 323 +}
 324 +
 325 +ssize_t fadv_write(int fd, const void *buf, size_t count)
 326 +{
 327 +       int ret = write(fd, buf, count);
 328 +       if (drop_cache)
 329 +               fadv_drop(fd, 1);
 330 +       return ret;
 331 +}
 332 +
 333 +ssize_t fadv_read(int fd, void *buf, size_t count)
 334 +{
 335 +       int ret = read(fd, buf, count);
 336 +       if (drop_cache)
 337 +               fadv_drop(fd, 0);
 338 +       return ret;
 339 +}
 340 +
 341 +void fadv_close_all(void)
 342 +{
 343 +       while (fadv_close_ring_size > 0){
 344 +               fdatasync(fadv_close_ring[fadv_close_ring_tail]);
 345 +               posix_fadvise64(fadv_close_ring[fadv_close_ring_tail], 0, 0,POSIX_FADV_DONTNEED);
 346 +               fadv_close_ring_size--;
 347 +               close(fadv_close_ring[fadv_close_ring_tail]);
 348 +               fadv_close_ring_tail = (fadv_close_ring_tail + 1) % fadv_max_fd;
 349 +               fadv_close_buffer_size = 0;
 350 +       }
 351 +}
 352 +
 353 +int fadv_close(int fd)
 354 +{
 355 +       if (drop_cache) {
 356 +               /* If the file is not flushed to disk before calling fadvise,
 357 +                * then the Cache will not be freed and the advise gets ignored
 358 +                * this does give a severe hit on performance. So instead of doing
 359 +                * it right away, we save us a copy of the filehandle and do it
 360 +                * some time before we are out of filehandles. This speeds
 361 +                * up operation for small files massively. It is directly
 362 +                * related to the number of spare file handles you have. */
 363 +               int newfd = dup(fd);
 364 +               int pos = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);
 365 +               fadv_fd_init_func();
 366 +               fadv_close_buffer_size += pos - fadv_fd_pos[fd];
 367 +               fadv_close_ring[fadv_close_ring_head] = newfd;
 368 +               fadv_close_ring_head = (fadv_close_ring_head + 1) % fadv_max_fd;
 369 +               fadv_close_ring_size ++;
 370 +               if (fadv_close_ring_size == fadv_max_fd || fadv_close_buffer_size > 1024*1024 ){
 371 +                       /* it seems fastest to drop things 'in groups' */
 372 +                       fadv_close_all();
 373 +               }
 374 +       }
 375 +       return close(fd);
 376 +}
 377 +
 378 +#define close(fd) fadv_close(fd)
 379 +#define read(fd,buf,len) fadv_read(fd,buf,len)
 380 +#define write(fd,buf,len) fadv_write(fd,buf,len)
 381 +#endif
 382 +
 383  /* Set a fd into nonblocking mode. */
 384  void set_nonblocking(int fd)
 385  {