Linux 6.13 に反映されたデータセンターの消費エネルギーを最大30%削減できる30行のコード

A cute white kitten gently holding a butterfly in its paws Linux
A cute white kitten gently holding a butterfly in its paws
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Linux kernel の更新の際には、新機能や新アーキテクチャ・新デバイスへの対応が注目されますが、今回の Linux 6.13 にはデータセンターの消費エネルギーを最大30%削減できる30行のコードが反映されています。

Gigazine の記事:

innovaTopia の記事:

University of WATERLOO の元記事 (英語):

30行で、という事も凄いですが、ネットワークスタック処理の改善により、データセンターの消費電力を最大30%、スループットを最大45%向上できるとの事です。

Meta や Amazon、Microsoft のような大きなデータセンターを有する企業が Linux kernel 6.13 に更新できれば、GWh クラスの省エネに繋がるだろうとの試算です。

ネットワーク負荷の高い環境での話なので、通常の家庭用PC等では誤差範囲に収まるような改善です。しかし、このような省エネ・SDGsに繋がるような Commit も受け入れられるように、今の Linux はなっているのですね。(スループット改善があった為かも知れませんが)

昔と異なり Linux kernel の更新は Distribution が対応するのを待つ傾向がありますが、先に挙げた大企業であれば自前で管理していると思いますので、徐々に浸透していくのではないでしょうか。

私も本業の一つは省エネです。一応エネルギー管理士の資格は持っていますが、働いている工場にはエネルギー管理士の人数が足りているので、業務としては使用していません。

データセンターについては素人ですが、想像するにコンピュータの発する熱はしょうがない、空調機や廃熱回収、冷却効率の改善等で設計段階から考慮しているのではないでしょうか。

それがコンピュータ自身の発熱を抑制できるとなると、大きく話が変わってきます。空調機の効率の良い条件での運転を見直し、空調機能力を落とす事が出来れば、コンピュータ自体の発熱を押さえられる事が、他の設備の能力を押さえられる事にも繋がります。

逸般のご自宅にあるような大量のサーバー機であれば直接的に影響がありそうです。

たぶんこのパッチだと思います。コメントと空行を除き、書き換えを含めると29行でした。

diff --git a/Documentation/netlink/specs/netdev.yaml b/Documentation/netlink/specs/netdev.yaml
index f9cb97d6106c..cbb544bd6c84 100644
--- a/Documentation/netlink/specs/netdev.yaml
+++ b/Documentation/netlink/specs/netdev.yaml
@@ -263,6 +263,11 @@ attribute-sets:
              the end of a NAPI cycle. This may add receive latency in exchange
              for reducing the number of frames processed by the network stack.
         type: uint
+      -
+        name: irq-suspend-timeout
+        doc: The timeout, in nanoseconds, of how long to suspend irq
+             processing, if event polling finds events
+        type: uint
   -
     name: queue
     attributes:
@@ -653,6 +658,7 @@ operations:
             - pid
             - defer-hard-irqs
             - gro-flush-timeout
+            - irq-suspend-timeout
       dump:
         request:
           attributes:
@@ -704,6 +710,7 @@ operations:
             - id
             - defer-hard-irqs
             - gro-flush-timeout
+            - irq-suspend-timeout
 
 kernel-family:
   headers: [ "linux/list.h"]
diff --git a/include/linux/netdevice.h b/include/linux/netdevice.h
index 3c552b648b27..c8ab5f08092b 100644
--- a/include/linux/netdevice.h
+++ b/include/linux/netdevice.h
@@ -347,6 +347,7 @@ struct gro_list {
  */
 struct napi_config {
 	u64 gro_flush_timeout;
+	u64 irq_suspend_timeout;
 	u32 defer_hard_irqs;
 	unsigned int napi_id;
 };
@@ -383,6 +384,7 @@ struct napi_struct {
 	struct hrtimer		timer;
 	struct task_struct	*thread;
 	unsigned long		gro_flush_timeout;
+	unsigned long		irq_suspend_timeout;
 	u32			defer_hard_irqs;
 	/* control-path-only fields follow */
 	struct list_head	dev_list;
diff --git a/include/uapi/linux/netdev.h b/include/uapi/linux/netdev.h
index e3ebb49f60d2..e4be227d3ad6 100644
--- a/include/uapi/linux/netdev.h
+++ b/include/uapi/linux/netdev.h
@@ -124,6 +124,7 @@ enum {
 	NETDEV_A_NAPI_PID,
 	NETDEV_A_NAPI_DEFER_HARD_IRQS,
 	NETDEV_A_NAPI_GRO_FLUSH_TIMEOUT,
+	NETDEV_A_NAPI_IRQ_SUSPEND_TIMEOUT,
 
 	__NETDEV_A_NAPI_MAX,
 	NETDEV_A_NAPI_MAX = (__NETDEV_A_NAPI_MAX - 1)
diff --git a/net/core/dev.c b/net/core/dev.c
index 6a31152e4606..4d910872963f 100644
--- a/net/core/dev.c
+++ b/net/core/dev.c
@@ -6666,6 +6666,7 @@ static void napi_restore_config(struct napi_struct *n)
 {
 	n->defer_hard_irqs = n->config->defer_hard_irqs;
 	n->gro_flush_timeout = n->config->gro_flush_timeout;
+	n->irq_suspend_timeout = n->config->irq_suspend_timeout;
 	/* a NAPI ID might be stored in the config, if so use it. if not, use
 	 * napi_hash_add to generate one for us. It will be saved to the config
 	 * in napi_disable.
@@ -6680,6 +6681,7 @@ static void napi_save_config(struct napi_struct *n)
 {
 	n->config->defer_hard_irqs = n->defer_hard_irqs;
 	n->config->gro_flush_timeout = n->gro_flush_timeout;
+	n->config->irq_suspend_timeout = n->irq_suspend_timeout;
 	n->config->napi_id = n->napi_id;
 	napi_hash_del(n);
 }
diff --git a/net/core/dev.h b/net/core/dev.h
index 7881bced70a9..d043dee25a68 100644
--- a/net/core/dev.h
+++ b/net/core/dev.h
@@ -236,6 +236,31 @@ static inline void netdev_set_gro_flush_timeout(struct net_device *netdev,
 		netdev->napi_config[i].gro_flush_timeout = timeout;
 }
 
+/**
+ * napi_get_irq_suspend_timeout - get the irq_suspend_timeout
+ * @n: napi struct to get the irq_suspend_timeout from
+ *
+ * Return: the per-NAPI value of the irq_suspend_timeout field.
+ */
+static inline unsigned long
+napi_get_irq_suspend_timeout(const struct napi_struct *n)
+{
+	return READ_ONCE(n->irq_suspend_timeout);
+}
+
+/**
+ * napi_set_irq_suspend_timeout - set the irq_suspend_timeout for a napi
+ * @n: napi struct to set the irq_suspend_timeout
+ * @timeout: timeout value to set
+ *
+ * napi_set_irq_suspend_timeout sets the per-NAPI irq_suspend_timeout
+ */
+static inline void napi_set_irq_suspend_timeout(struct napi_struct *n,
+						unsigned long timeout)
+{
+	WRITE_ONCE(n->irq_suspend_timeout, timeout);
+}
+
 int rps_cpumask_housekeeping(struct cpumask *mask);
 
 #if defined(CONFIG_DEBUG_NET) && defined(CONFIG_BPF_SYSCALL)
diff --git a/net/core/netdev-genl-gen.c b/net/core/netdev-genl-gen.c
index 21de7e10be16..a89cbd8d87c3 100644
--- a/net/core/netdev-genl-gen.c
+++ b/net/core/netdev-genl-gen.c
@@ -92,10 +92,11 @@ static const struct nla_policy netdev_bind_rx_nl_policy[NETDEV_A_DMABUF_FD + 1]
 };
 
 /* NETDEV_CMD_NAPI_SET - do */
-static const struct nla_policy netdev_napi_set_nl_policy[NETDEV_A_NAPI_GRO_FLUSH_TIMEOUT + 1] = {
+static const struct nla_policy netdev_napi_set_nl_policy[NETDEV_A_NAPI_IRQ_SUSPEND_TIMEOUT + 1] = {
 	[NETDEV_A_NAPI_ID] = { .type = NLA_U32, },
 	[NETDEV_A_NAPI_DEFER_HARD_IRQS] = NLA_POLICY_FULL_RANGE(NLA_U32, &netdev_a_napi_defer_hard_irqs_range),
 	[NETDEV_A_NAPI_GRO_FLUSH_TIMEOUT] = { .type = NLA_UINT, },
+	[NETDEV_A_NAPI_IRQ_SUSPEND_TIMEOUT] = { .type = NLA_UINT, },
 };
 
 /* Ops table for netdev */
@@ -186,7 +187,7 @@ static const struct genl_split_ops netdev_nl_ops[] = {
 		.cmd		= NETDEV_CMD_NAPI_SET,
 		.doit		= netdev_nl_napi_set_doit,
 		.policy		= netdev_napi_set_nl_policy,
-		.maxattr	= NETDEV_A_NAPI_GRO_FLUSH_TIMEOUT,
+		.maxattr	= NETDEV_A_NAPI_IRQ_SUSPEND_TIMEOUT,
 		.flags		= GENL_ADMIN_PERM | GENL_CMD_CAP_DO,
 	},
 };
diff --git a/net/core/netdev-genl.c b/net/core/netdev-genl.c
index b49c3b4e5fbe..765ce7c9d73b 100644
--- a/net/core/netdev-genl.c
+++ b/net/core/netdev-genl.c
@@ -161,6 +161,7 @@ static int
 netdev_nl_napi_fill_one(struct sk_buff *rsp, struct napi_struct *napi,
 			const struct genl_info *info)
 {
+	unsigned long irq_suspend_timeout;
 	unsigned long gro_flush_timeout;
 	u32 napi_defer_hard_irqs;
 	void *hdr;
@@ -196,6 +197,11 @@ netdev_nl_napi_fill_one(struct sk_buff *rsp, struct napi_struct *napi,
 			napi_defer_hard_irqs))
 		goto nla_put_failure;
 
+	irq_suspend_timeout = napi_get_irq_suspend_timeout(napi);
+	if (nla_put_uint(rsp, NETDEV_A_NAPI_IRQ_SUSPEND_TIMEOUT,
+			 irq_suspend_timeout))
+		goto nla_put_failure;
+
 	gro_flush_timeout = napi_get_gro_flush_timeout(napi);
 	if (nla_put_uint(rsp, NETDEV_A_NAPI_GRO_FLUSH_TIMEOUT,
 			 gro_flush_timeout))
@@ -306,6 +312,7 @@ int netdev_nl_napi_get_dumpit(struct sk_buff *skb, struct netlink_callback *cb)
 static int
 netdev_nl_napi_set_config(struct napi_struct *napi, struct genl_info *info)
 {
+	u64 irq_suspend_timeout = 0;
 	u64 gro_flush_timeout = 0;
 	u32 defer = 0;
 
@@ -314,6 +321,11 @@ netdev_nl_napi_set_config(struct napi_struct *napi, struct genl_info *info)
 		napi_set_defer_hard_irqs(napi, defer);
 	}
 
+	if (info->attrs[NETDEV_A_NAPI_IRQ_SUSPEND_TIMEOUT]) {
+		irq_suspend_timeout = nla_get_uint(info->attrs[NETDEV_A_NAPI_IRQ_SUSPEND_TIMEOUT]);
+		napi_set_irq_suspend_timeout(napi, irq_suspend_timeout);
+	}
+
 	if (info->attrs[NETDEV_A_NAPI_GRO_FLUSH_TIMEOUT]) {
 		gro_flush_timeout = nla_get_uint(info->attrs[NETDEV_A_NAPI_GRO_FLUSH_TIMEOUT]);
 		napi_set_gro_flush_timeout(napi, gro_flush_timeout);
diff --git a/tools/include/uapi/linux/netdev.h b/tools/include/uapi/linux/netdev.h
index e3ebb49f60d2..e4be227d3ad6 100644
--- a/tools/include/uapi/linux/netdev.h
+++ b/tools/include/uapi/linux/netdev.h
@@ -124,6 +124,7 @@ enum {
 	NETDEV_A_NAPI_PID,
 	NETDEV_A_NAPI_DEFER_HARD_IRQS,
 	NETDEV_A_NAPI_GRO_FLUSH_TIMEOUT,
+	NETDEV_A_NAPI_IRQ_SUSPEND_TIMEOUT,
 
 	__NETDEV_A_NAPI_MAX,
 	NETDEV_A_NAPI_MAX = (__NETDEV_A_NAPI_MAX - 1)

コメント

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