kernel/sched/cputime.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Simple CPU accounting cgroup controller
   4  */
   5 #include "sched.h"
   6
   7 #ifdef CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING
   8
   9 /*
  10  * There are no locks covering percpu hardirq/softirq time.
  11  * They are only modified in vtime_account, on corresponding CPU
  12  * with interrupts disabled. So, writes are safe.
  13  * They are read and saved off onto struct rq in update_rq_clock().
  14  * This may result in other CPU reading this CPU's irq time and can
  15  * race with irq/vtime_account on this CPU. We would either get old
  16  * or new value with a side effect of accounting a slice of irq time to wrong
  17  * task when irq is in progress while we read rq->clock. That is a worthy
  18  * compromise in place of having locks on each irq in account_system_time.
  19  */
  20 DEFINE_PER_CPU(struct irqtime, cpu_irqtime);
  21
  22 static int sched_clock_irqtime;
  23
  24 void enable_sched_clock_irqtime(void)
  25 {
  26         sched_clock_irqtime = 1;
  27 }
  28
  29 void disable_sched_clock_irqtime(void)
  30 {
  31         sched_clock_irqtime = 0;
  32 }
  33
  34 static void irqtime_account_delta(struct irqtime *irqtime, u64 delta,
  35                                   enum cpu_usage_stat idx)
  36 {
  37         u64 *cpustat = kcpustat_this_cpu->cpustat;
  38
  39         u64_stats_update_begin(&irqtime->sync);
  40         cpustat[idx] += delta;
  41         irqtime->total += delta;
  42         irqtime->tick_delta += delta;
  43         u64_stats_update_end(&irqtime->sync);
  44 }
  45
  46 /*
  47  * Called before incrementing preempt_count on {soft,}irq_enter
  48  * and before decrementing preempt_count on {soft,}irq_exit.
  49  */
  50 void irqtime_account_irq(struct task_struct *curr)
  51 {
  52         struct irqtime *irqtime = this_cpu_ptr(&cpu_irqtime);
  53         s64 delta;
  54         int cpu;
  55
  56         if (!sched_clock_irqtime)
  57                 return;
  58
  59         cpu = smp_processor_id();
  60         delta = sched_clock_cpu(cpu) - irqtime->irq_start_time;
  61         irqtime->irq_start_time += delta;
  62
  63         /*
  64          * We do not account for softirq time from ksoftirqd here.
  65          * We want to continue accounting softirq time to ksoftirqd thread
  66          * in that case, so as not to confuse scheduler with a special task
  67          * that do not consume any time, but still wants to run.
  68          */
  69         if (hardirq_count())
  70                 irqtime_account_delta(irqtime, delta, CPUTIME_IRQ);
  71         else if (in_serving_softirq() && curr != this_cpu_ksoftirqd())
  72                 irqtime_account_delta(irqtime, delta, CPUTIME_SOFTIRQ);
  73 }
  74
  75 static u64 irqtime_tick_accounted(u64 maxtime)
  76 {
  77         struct irqtime *irqtime = this_cpu_ptr(&cpu_irqtime);
  78         u64 delta;
  79
  80         delta = min(irqtime->tick_delta, maxtime);
  81         irqtime->tick_delta -= delta;
  82
  83         return delta;
  84 }
  85
  86 #else /* CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING */
  87
  88 #define sched_clock_irqtime     (0)
  89
  90 static u64 irqtime_tick_accounted(u64 dummy)
  91 {
  92         return 0;
  93 }
  94
  95 #endif /* !CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING */
  96
  97 static inline void task_group_account_field(struct task_struct *p, int index,
  98                                             u64 tmp)
  99 {
 100         /*
 101          * Since all updates are sure to touch the root cgroup, we
 102          * get ourselves ahead and touch it first. If the root cgroup
 103          * is the only cgroup, then nothing else should be necessary.
 104          *
 105          */
 106         __this_cpu_add(kernel_cpustat.cpustat[index], tmp);
 107
 108         cgroup_account_cputime_field(p, index, tmp);
 109 }
 110
 111 /*
 112  * Account user CPU time to a process.
 113  * @p: the process that the CPU time gets accounted to
 114  * @cputime: the CPU time spent in user space since the last update
 115  */
 116 void account_user_time(struct task_struct *p, u64 cputime)
 117 {
 118         int index;
 119
 120         /* Add user time to process. */
 121         p->utime += cputime;
 122         account_group_user_time(p, cputime);
 123
 124         index = (task_nice(p) > 0) ? CPUTIME_NICE : CPUTIME_USER;
 125
 126         /* Add user time to cpustat. */
 127         task_group_account_field(p, index, cputime);
 128
 129         /* Account for user time used */
 130         acct_account_cputime(p);
 131 }
 132
 133 /*
 134  * Account guest CPU time to a process.
 135  * @p: the process that the CPU time gets accounted to
 136  * @cputime: the CPU time spent in virtual machine since the last update
 137  */
 138 void account_guest_time(struct task_struct *p, u64 cputime)
 139 {
 140         u64 *cpustat = kcpustat_this_cpu->cpustat;
 141
 142         /* Add guest time to process. */
 143         p->utime += cputime;
 144         account_group_user_time(p, cputime);
 145         p->gtime += cputime;
 146
 147         /* Add guest time to cpustat. */
 148         if (task_nice(p) > 0) {
 149                 cpustat[CPUTIME_NICE] += cputime;
 150                 cpustat[CPUTIME_GUEST_NICE] += cputime;
 151         } else {
 152                 cpustat[CPUTIME_USER] += cputime;
 153                 cpustat[CPUTIME_GUEST] += cputime;
 154         }
 155 }
 156
 157 /*
 158  * Account system CPU time to a process and desired cpustat field
 159  * @p: the process that the CPU time gets accounted to
 160  * @cputime: the CPU time spent in kernel space since the last update
 161  * @index: pointer to cpustat field that has to be updated
 162  */
 163 void account_system_index_time(struct task_struct *p,
 164                                u64 cputime, enum cpu_usage_stat index)
 165 {
 166         /* Add system time to process. */
 167         p->stime += cputime;
 168         account_group_system_time(p, cputime);
 169
 170         /* Add system time to cpustat. */
 171         task_group_account_field(p, index, cputime);
 172
 173         /* Account for system time used */
 174         acct_account_cputime(p);
 175 }
 176
 177 /*
 178  * Account system CPU time to a process.
 179  * @p: the process that the CPU time gets accounted to
 180  * @hardirq_offset: the offset to subtract from hardirq_count()
 181  * @cputime: the CPU time spent in kernel space since the last update
 182  */
 183 void account_system_time(struct task_struct *p, int hardirq_offset, u64 cputime)
 184 {
 185         int index;
 186
 187         if ((p->flags & PF_VCPU) && (irq_count() - hardirq_offset == 0)) {
 188                 account_guest_time(p, cputime);
 189                 return;
 190         }
 191
 192         if (hardirq_count() - hardirq_offset)
 193                 index = CPUTIME_IRQ;
 194         else if (in_serving_softirq())
 195                 index = CPUTIME_SOFTIRQ;
 196         else
 197                 index = CPUTIME_SYSTEM;
 198
 199         account_system_index_time(p, cputime, index);
 200 }
 201
 202 /*
 203  * Account for involuntary wait time.
 204  * @cputime: the CPU time spent in involuntary wait
 205  */
 206 void account_steal_time(u64 cputime)
 207 {
 208         u64 *cpustat = kcpustat_this_cpu->cpustat;
 209
 210         cpustat[CPUTIME_STEAL] += cputime;
 211 }
 212
 213 /*
 214  * Account for idle time.
 215  * @cputime: the CPU time spent in idle wait
 216  */
 217 void account_idle_time(u64 cputime)
 218 {
 219         u64 *cpustat = kcpustat_this_cpu->cpustat;
 220         struct rq *rq = this_rq();
 221
 222         if (atomic_read(&rq->nr_iowait) > 0)
 223                 cpustat[CPUTIME_IOWAIT] += cputime;
 224         else
 225                 cpustat[CPUTIME_IDLE] += cputime;
 226 }
 227
 228 /*
 229  * When a guest is interrupted for a longer amount of time, missed clock
 230  * ticks are not redelivered later. Due to that, this function may on
 231  * occasion account more time than the calling functions think elapsed.
 232  */
 233 static __always_inline u64 steal_account_process_time(u64 maxtime)
 234 {
 235 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
 236         if (static_key_false(&paravirt_steal_enabled)) {
 237                 u64 steal;
 238
 239                 steal = paravirt_steal_clock(smp_processor_id());
 240                 steal -= this_rq()->prev_steal_time;
 241                 steal = min(steal, maxtime);
 242                 account_steal_time(steal);
 243                 this_rq()->prev_steal_time += steal;
 244
 245                 return steal;
 246         }
 247 #endif
 248         return 0;
 249 }
 250
 251 /*
 252  * Account how much elapsed time was spent in steal, irq, or softirq time.
 253  */
 254 static inline u64 account_other_time(u64 max)
 255 {
 256         u64 accounted;
 257
 258         lockdep_assert_irqs_disabled();
 259
 260         accounted = steal_account_process_time(max);
 261
 262         if (accounted < max)
 263                 accounted += irqtime_tick_accounted(max - accounted);
 264
 265         return accounted;
 266 }
 267
 268 #ifdef CONFIG_64BIT
 269 static inline u64 read_sum_exec_runtime(struct task_struct *t)
 270 {
 271         return t->se.sum_exec_runtime;
 272 }
 273 #else
 274 static u64 read_sum_exec_runtime(struct task_struct *t)
 275 {
 276         u64 ns;
 277         struct rq_flags rf;
 278         struct rq *rq;
 279
 280         rq = task_rq_lock(t, &rf);
 281         ns = t->se.sum_exec_runtime;
 282         task_rq_unlock(rq, t, &rf);
 283
 284         return ns;
 285 }
 286 #endif
 287
 288 /*
 289  * Accumulate raw cputime values of dead tasks (sig->[us]time) and live
 290  * tasks (sum on group iteration) belonging to @tsk's group.
 291  */
 292 void thread_group_cputime(struct task_struct *tsk, struct task_cputime *times)
 293 {
 294         struct signal_struct *sig = tsk->signal;
 295         u64 utime, stime;
 296         struct task_struct *t;
 297         unsigned int seq, nextseq;
 298         unsigned long flags;
 299
 300         /*
 301          * Update current task runtime to account pending time since last
 302          * scheduler action or thread_group_cputime() call. This thread group
 303          * might have other running tasks on different CPUs, but updating
 304          * their runtime can affect syscall performance, so we skip account
 305          * those pending times and rely only on values updated on tick or
 306          * other scheduler action.
 307          */
 308         if (same_thread_group(current, tsk))
 309                 (void) task_sched_runtime(current);
 310
 311         rcu_read_lock();
 312         /* Attempt a lockless read on the first round. */
 313         nextseq = 0;
 314         do {
 315                 seq = nextseq;
 316                 flags = read_seqbegin_or_lock_irqsave(&sig->stats_lock, &seq);
 317                 times->utime = sig->utime;
 318                 times->stime = sig->stime;
 319                 times->sum_exec_runtime = sig->sum_sched_runtime;
 320
 321                 for_each_thread(tsk, t) {
 322                         task_cputime(t, &utime, &stime);
 323                         times->utime += utime;
 324                         times->stime += stime;
 325                         times->sum_exec_runtime += read_sum_exec_runtime(t);
 326                 }
 327                 /* If lockless access failed, take the lock. */
 328                 nextseq = 1;
 329         } while (need_seqretry(&sig->stats_lock, seq));
 330         done_seqretry_irqrestore(&sig->stats_lock, seq, flags);
 331         rcu_read_unlock();
 332 }
 333
 334 #ifdef CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING
 335 /*
 336  * Account a tick to a process and cpustat
 337  * @p: the process that the CPU time gets accounted to
 338  * @user_tick: is the tick from userspace
 339  * @rq: the pointer to rq
 340  *
 341  * Tick demultiplexing follows the order
 342  * - pending hardirq update
 343  * - pending softirq update
 344  * - user_time
 345  * - idle_time
 346  * - system time
 347  *   - check for guest_time
 348  *   - else account as system_time
 349  *
 350  * Check for hardirq is done both for system and user time as there is
 351  * no timer going off while we are on hardirq and hence we may never get an
 352  * opportunity to update it solely in system time.
 353  * p->stime and friends are only updated on system time and not on irq
 354  * softirq as those do not count in task exec_runtime any more.
 355  */
 356 static void irqtime_account_process_tick(struct task_struct *p, int user_tick,
 357                                          int ticks)
 358 {
 359         u64 other, cputime = TICK_NSEC * ticks;
 360
 361         /*
 362          * When returning from idle, many ticks can get accounted at
 363          * once, including some ticks of steal, irq, and softirq time.
 364          * Subtract those ticks from the amount of time accounted to
 365          * idle, or potentially user or system time. Due to rounding,
 366          * other time can exceed ticks occasionally.
 367          */
 368         other = account_other_time(ULONG_MAX);
 369         if (other >= cputime)
 370                 return;
 371
 372         cputime -= other;
 373
 374         if (this_cpu_ksoftirqd() == p) {
 375                 /*
 376                  * ksoftirqd time do not get accounted in cpu_softirq_time.
 377                  * So, we have to handle it separately here.
 378                  * Also, p->stime needs to be updated for ksoftirqd.
 379                  */
 380                 account_system_index_time(p, cputime, CPUTIME_SOFTIRQ);
 381         } else if (user_tick) {
 382                 account_user_time(p, cputime);
 383         } else if (p == this_rq()->idle) {
 384                 account_idle_time(cputime);
 385         } else if (p->flags & PF_VCPU) { /* System time or guest time */
 386                 account_guest_time(p, cputime);
 387         } else {
 388                 account_system_index_time(p, cputime, CPUTIME_SYSTEM);
 389         }
 390 }
 391
 392 static void irqtime_account_idle_ticks(int ticks)
 393 {
 394         irqtime_account_process_tick(current, 0, ticks);
 395 }
 396 #else /* CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING */
 397 static inline void irqtime_account_idle_ticks(int ticks) { }
 398 static inline void irqtime_account_process_tick(struct task_struct *p, int user_tick,
 399                                                 int nr_ticks) { }
 400 #endif /* CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING */
 401
 402 /*
 403  * Use precise platform statistics if available:
 404  */
 405 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 406
 407 # ifndef __ARCH_HAS_VTIME_TASK_SWITCH
 408 void vtime_task_switch(struct task_struct *prev)
 409 {
 410         if (is_idle_task(prev))
 411                 vtime_account_idle(prev);
 412         else
 413                 vtime_account_kernel(prev);
 414
 415         vtime_flush(prev);
 416         arch_vtime_task_switch(prev);
 417 }
 418 # endif
 419
 420 void vtime_account_irq(struct task_struct *tsk)
 421 {
 422         if (hardirq_count()) {
 423                 vtime_account_hardirq(tsk);
 424         } else if (in_serving_softirq()) {
 425                 vtime_account_softirq(tsk);
 426         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_VIRT_CPU_ACCOUNTING_IDLE) &&
 427                    is_idle_task(tsk)) {
 428                 vtime_account_idle(tsk);
 429         } else {
 430                 vtime_account_kernel(tsk);
 431         }
 432 }
 433
 434 void cputime_adjust(struct task_cputime *curr, struct prev_cputime *prev,
 435                     u64 *ut, u64 *st)
 436 {
 437         *ut = curr->utime;
 438         *st = curr->stime;
 439 }
 440
 441 void task_cputime_adjusted(struct task_struct *p, u64 *ut, u64 *st)
 442 {
 443         *ut = p->utime;
 444         *st = p->stime;
 445 }
 446 EXPORT_SYMBOL_GPL(task_cputime_adjusted);
 447
 448 void thread_group_cputime_adjusted(struct task_struct *p, u64 *ut, u64 *st)
 449 {
 450         struct task_cputime cputime;
 451
 452         thread_group_cputime(p, &cputime);
 453
 454         *ut = cputime.utime;
 455         *st = cputime.stime;
 456 }
 457
 458 #else /* !CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE: */
 459
 460 /*
 461  * Account a single tick of CPU time.
 462  * @p: the process that the CPU time gets accounted to
 463  * @user_tick: indicates if the tick is a user or a system tick
 464  */
 465 void account_process_tick(struct task_struct *p, int user_tick)
 466 {
 467         u64 cputime, steal;
 468
 469         if (vtime_accounting_enabled_this_cpu())
 470                 return;
 471
 472         if (sched_clock_irqtime) {
 473                 irqtime_account_process_tick(p, user_tick, 1);
 474                 return;
 475         }
 476
 477         cputime = TICK_NSEC;
 478         steal = steal_account_process_time(ULONG_MAX);
 479
 480         if (steal >= cputime)
 481                 return;
 482
 483         cputime -= steal;
 484
 485         if (user_tick)
 486                 account_user_time(p, cputime);
 487         else if ((p != this_rq()->idle) || (irq_count() != HARDIRQ_OFFSET))
 488                 account_system_time(p, HARDIRQ_OFFSET, cputime);
 489         else
 490                 account_idle_time(cputime);
 491 }
 492
 493 /*
 494  * Account multiple ticks of idle time.
 495  * @ticks: number of stolen ticks
 496  */
 497 void account_idle_ticks(unsigned long ticks)
 498 {
 499         u64 cputime, steal;
 500
 501         if (sched_clock_irqtime) {
 502                 irqtime_account_idle_ticks(ticks);
 503                 return;
 504         }
 505
 506         cputime = ticks * TICK_NSEC;
 507         steal = steal_account_process_time(ULONG_MAX);
 508
 509         if (steal >= cputime)
 510                 return;
 511
 512         cputime -= steal;
 513         account_idle_time(cputime);
 514 }
 515
 516 /*
 517  * Adjust tick based cputime random precision against scheduler runtime
 518  * accounting.
 519  *
 520  * Tick based cputime accounting depend on random scheduling timeslices of a
 521  * task to be interrupted or not by the timer.  Depending on these
 522  * circumstances, the number of these interrupts may be over or
 523  * under-optimistic, matching the real user and system cputime with a variable
 524  * precision.
 525  *
 526  * Fix this by scaling these tick based values against the total runtime
 527  * accounted by the CFS scheduler.
 528  *
 529  * This code provides the following guarantees:
 530  *
 531  *   stime + utime == rtime
 532  *   stime_i+1 >= stime_i, utime_i+1 >= utime_i
 533  *
 534  * Assuming that rtime_i+1 >= rtime_i.
 535  */
 536 void cputime_adjust(struct task_cputime *curr, struct prev_cputime *prev,
 537                     u64 *ut, u64 *st)
 538 {
 539         u64 rtime, stime, utime;
 540         unsigned long flags;
 541
 542         /* Serialize concurrent callers such that we can honour our guarantees */
 543         raw_spin_lock_irqsave(&prev->lock, flags);
 544         rtime = curr->sum_exec_runtime;
 545
 546         /*
 547          * This is possible under two circumstances:
 548          *  - rtime isn't monotonic after all (a bug);
 549          *  - we got reordered by the lock.
 550          *
 551          * In both cases this acts as a filter such that the rest of the code
 552          * can assume it is monotonic regardless of anything else.
 553          */
 554         if (prev->stime + prev->utime >= rtime)
 555                 goto out;
 556
 557         stime = curr->stime;
 558         utime = curr->utime;
 559
 560         /*
 561          * If either stime or utime are 0, assume all runtime is userspace.
 562          * Once a task gets some ticks, the monotonicy code at 'update:'
 563          * will ensure things converge to the observed ratio.
 564          */
 565         if (stime == 0) {
 566                 utime = rtime;
 567                 goto update;
 568         }
 569
 570         if (utime == 0) {
 571                 stime = rtime;
 572                 goto update;
 573         }
 574
 575         stime = mul_u64_u64_div_u64(stime, rtime, stime + utime);
 576
 577 update:
 578         /*
 579          * Make sure stime doesn't go backwards; this preserves monotonicity
 580          * for utime because rtime is monotonic.
 581          *
 582          *  utime_i+1 = rtime_i+1 - stime_i
 583          *            = rtime_i+1 - (rtime_i - utime_i)
 584          *            = (rtime_i+1 - rtime_i) + utime_i
 585          *            >= utime_i
 586          */
 587         if (stime < prev->stime)
 588                 stime = prev->stime;
 589         utime = rtime - stime;
 590
 591         /*
 592          * Make sure utime doesn't go backwards; this still preserves
 593          * monotonicity for stime, analogous argument to above.
 594          */
 595         if (utime < prev->utime) {
 596                 utime = prev->utime;
 597                 stime = rtime - utime;
 598         }
 599
 600         prev->stime = stime;
 601         prev->utime = utime;
 602 out:
 603         *ut = prev->utime;
 604         *st = prev->stime;
 605         raw_spin_unlock_irqrestore(&prev->lock, flags);
 606 }
 607
 608 void task_cputime_adjusted(struct task_struct *p, u64 *ut, u64 *st)
 609 {
 610         struct task_cputime cputime = {
 611                 .sum_exec_runtime = p->se.sum_exec_runtime,
 612         };
 613
 614         task_cputime(p, &cputime.utime, &cputime.stime);
 615         cputime_adjust(&cputime, &p->prev_cputime, ut, st);
 616 }
 617 EXPORT_SYMBOL_GPL(task_cputime_adjusted);
 618
 619 void thread_group_cputime_adjusted(struct task_struct *p, u64 *ut, u64 *st)
 620 {
 621         struct task_cputime cputime;
 622
 623         thread_group_cputime(p, &cputime);
 624         cputime_adjust(&cputime, &p->signal->prev_cputime, ut, st);
 625 }
 626 #endif /* !CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE */
 627
 628 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_GEN
 629 static u64 vtime_delta(struct vtime *vtime)
 630 {
 631         unsigned long long clock;
 632
 633         clock = sched_clock();
 634         if (clock < vtime->starttime)
 635                 return 0;
 636
 637         return clock - vtime->starttime;
 638 }
 639
 640 static u64 get_vtime_delta(struct vtime *vtime)
 641 {
 642         u64 delta = vtime_delta(vtime);
 643         u64 other;
 644
 645         /*
 646          * Unlike tick based timing, vtime based timing never has lost
 647          * ticks, and no need for steal time accounting to make up for
 648          * lost ticks. Vtime accounts a rounded version of actual
 649          * elapsed time. Limit account_other_time to prevent rounding
 650          * errors from causing elapsed vtime to go negative.
 651          */
 652         other = account_other_time(delta);
 653         WARN_ON_ONCE(vtime->state == VTIME_INACTIVE);
 654         vtime->starttime += delta;
 655
 656         return delta - other;
 657 }
 658
 659 static void vtime_account_system(struct task_struct *tsk,
 660                                  struct vtime *vtime)
 661 {
 662         vtime->stime += get_vtime_delta(vtime);
 663         if (vtime->stime >= TICK_NSEC) {
 664                 account_system_time(tsk, irq_count(), vtime->stime);
 665                 vtime->stime = 0;
 666         }
 667 }
 668
 669 static void vtime_account_guest(struct task_struct *tsk,
 670                                 struct vtime *vtime)
 671 {
 672         vtime->gtime += get_vtime_delta(vtime);
 673         if (vtime->gtime >= TICK_NSEC) {
 674                 account_guest_time(tsk, vtime->gtime);
 675                 vtime->gtime = 0;
 676         }
 677 }
 678
 679 static void __vtime_account_kernel(struct task_struct *tsk,
 680                                    struct vtime *vtime)
 681 {
 682         /* We might have scheduled out from guest path */
 683         if (vtime->state == VTIME_GUEST)
 684                 vtime_account_guest(tsk, vtime);
 685         else
 686                 vtime_account_system(tsk, vtime);
 687 }
 688
 689 void vtime_account_kernel(struct task_struct *tsk)
 690 {
 691         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
 692
 693         if (!vtime_delta(vtime))
 694                 return;
 695
 696         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
 697         __vtime_account_kernel(tsk, vtime);
 698         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
 699 }
 700
 701 void vtime_user_enter(struct task_struct *tsk)
 702 {
 703         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
 704
 705         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
 706         vtime_account_system(tsk, vtime);
 707         vtime->state = VTIME_USER;
 708         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
 709 }
 710
 711 void vtime_user_exit(struct task_struct *tsk)
 712 {
 713         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
 714
 715         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
 716         vtime->utime += get_vtime_delta(vtime);
 717         if (vtime->utime >= TICK_NSEC) {
 718                 account_user_time(tsk, vtime->utime);
 719                 vtime->utime = 0;
 720         }
 721         vtime->state = VTIME_SYS;
 722         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
 723 }
 724
 725 void vtime_guest_enter(struct task_struct *tsk)
 726 {
 727         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
 728         /*
 729          * The flags must be updated under the lock with
 730          * the vtime_starttime flush and update.
 731          * That enforces a right ordering and update sequence
 732          * synchronization against the reader (task_gtime())
 733          * that can thus safely catch up with a tickless delta.
 734          */
 735         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
 736         vtime_account_system(tsk, vtime);
 737         tsk->flags |= PF_VCPU;
 738         vtime->state = VTIME_GUEST;
 739         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
 740 }
 741 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_guest_enter);
 742
 743 void vtime_guest_exit(struct task_struct *tsk)
 744 {
 745         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
 746
 747         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
 748         vtime_account_guest(tsk, vtime);
 749         tsk->flags &= ~PF_VCPU;
 750         vtime->state = VTIME_SYS;
 751         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
 752 }
 753 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_guest_exit);
 754
 755 void vtime_account_idle(struct task_struct *tsk)
 756 {
 757         account_idle_time(get_vtime_delta(&tsk->vtime));
 758 }
 759
 760 void vtime_task_switch_generic(struct task_struct *prev)
 761 {
 762         struct vtime *vtime = &prev->vtime;
 763
 764         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
 765         if (vtime->state == VTIME_IDLE)
 766                 vtime_account_idle(prev);
 767         else
 768                 __vtime_account_kernel(prev, vtime);
 769         vtime->state = VTIME_INACTIVE;
 770         vtime->cpu = -1;
 771         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
 772
 773         vtime = &current->vtime;
 774
 775         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
 776         if (is_idle_task(current))
 777                 vtime->state = VTIME_IDLE;
 778         else if (current->flags & PF_VCPU)
 779                 vtime->state = VTIME_GUEST;
 780         else
 781                 vtime->state = VTIME_SYS;
 782         vtime->starttime = sched_clock();
 783         vtime->cpu = smp_processor_id();
 784         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
 785 }
 786
 787 void vtime_init_idle(struct task_struct *t, int cpu)
 788 {
 789         struct vtime *vtime = &t->vtime;
 790         unsigned long flags;
 791
 792         local_irq_save(flags);
 793         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
 794         vtime->state = VTIME_IDLE;
 795         vtime->starttime = sched_clock();
 796         vtime->cpu = cpu;
 797         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
 798         local_irq_restore(flags);
 799 }
 800
 801 u64 task_gtime(struct task_struct *t)
 802 {
 803         struct vtime *vtime = &t->vtime;
 804         unsigned int seq;
 805         u64 gtime;
 806
 807         if (!vtime_accounting_enabled())
 808                 return t->gtime;
 809
 810         do {
 811                 seq = read_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
 812
 813                 gtime = t->gtime;
 814                 if (vtime->state == VTIME_GUEST)
 815                         gtime += vtime->gtime + vtime_delta(vtime);
 816
 817         } while (read_seqcount_retry(&vtime->seqcount, seq));
 818
 819         return gtime;
 820 }
 821
 822 /*
 823  * Fetch cputime raw values from fields of task_struct and
 824  * add up the pending nohz execution time since the last
 825  * cputime snapshot.
 826  */
 827 void task_cputime(struct task_struct *t, u64 *utime, u64 *stime)
 828 {
 829         struct vtime *vtime = &t->vtime;
 830         unsigned int seq;
 831         u64 delta;
 832
 833         if (!vtime_accounting_enabled()) {
 834                 *utime = t->utime;
 835                 *stime = t->stime;
 836                 return;
 837         }
 838
 839         do {
 840                 seq = read_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
 841
 842                 *utime = t->utime;
 843                 *stime = t->stime;
 844
 845                 /* Task is sleeping or idle, nothing to add */
 846                 if (vtime->state < VTIME_SYS)
 847                         continue;
 848
 849                 delta = vtime_delta(vtime);
 850
 851                 /*
 852                  * Task runs either in user (including guest) or kernel space,
 853                  * add pending nohz time to the right place.
 854                  */
 855                 if (vtime->state == VTIME_SYS)
 856                         *stime += vtime->stime + delta;
 857                 else
 858                         *utime += vtime->utime + delta;
 859         } while (read_seqcount_retry(&vtime->seqcount, seq));
 860 }
 861
 862 static int vtime_state_fetch(struct vtime *vtime, int cpu)
 863 {
 864         int state = READ_ONCE(vtime->state);
 865
 866         /*
 867          * We raced against a context switch, fetch the
 868          * kcpustat task again.
 869          */
 870         if (vtime->cpu != cpu && vtime->cpu != -1)
 871                 return -EAGAIN;
 872
 873         /*
 874          * Two possible things here:
 875          * 1) We are seeing the scheduling out task (prev) or any past one.
 876          * 2) We are seeing the scheduling in task (next) but it hasn't
 877          *    passed though vtime_task_switch() yet so the pending
 878          *    cputime of the prev task may not be flushed yet.
 879          *
 880          * Case 1) is ok but 2) is not. So wait for a safe VTIME state.
 881          */
 882         if (state == VTIME_INACTIVE)
 883                 return -EAGAIN;
 884
 885         return state;
 886 }
 887
 888 static u64 kcpustat_user_vtime(struct vtime *vtime)
 889 {
 890         if (vtime->state == VTIME_USER)
 891                 return vtime->utime + vtime_delta(vtime);
 892         else if (vtime->state == VTIME_GUEST)
 893                 return vtime->gtime + vtime_delta(vtime);
 894         return 0;
 895 }
 896
 897 static int kcpustat_field_vtime(u64 *cpustat,
 898                                 struct task_struct *tsk,
 899                                 enum cpu_usage_stat usage,
 900                                 int cpu, u64 *val)
 901 {
 902         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
 903         unsigned int seq;
 904
 905         do {
 906                 int state;
 907
 908                 seq = read_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
 909
 910                 state = vtime_state_fetch(vtime, cpu);
 911                 if (state < 0)
 912                         return state;
 913
 914                 *val = cpustat[usage];
 915
 916                 /*
 917                  * Nice VS unnice cputime accounting may be inaccurate if
 918                  * the nice value has changed since the last vtime update.
 919                  * But proper fix would involve interrupting target on nice
 920                  * updates which is a no go on nohz_full (although the scheduler
 921                  * may still interrupt the target if rescheduling is needed...)
 922                  */
 923                 switch (usage) {
 924                 case CPUTIME_SYSTEM:
 925                         if (state == VTIME_SYS)
 926                                 *val += vtime->stime + vtime_delta(vtime);
 927                         break;
 928                 case CPUTIME_USER:
 929                         if (task_nice(tsk) <= 0)
 930                                 *val += kcpustat_user_vtime(vtime);
 931                         break;
 932                 case CPUTIME_NICE:
 933                         if (task_nice(tsk) > 0)
 934                                 *val += kcpustat_user_vtime(vtime);
 935                         break;
 936                 case CPUTIME_GUEST:
 937                         if (state == VTIME_GUEST && task_nice(tsk) <= 0)
 938                                 *val += vtime->gtime + vtime_delta(vtime);
 939                         break;
 940                 case CPUTIME_GUEST_NICE:
 941                         if (state == VTIME_GUEST && task_nice(tsk) > 0)
 942                                 *val += vtime->gtime + vtime_delta(vtime);
 943                         break;
 944                 default:
 945                         break;
 946                 }
 947         } while (read_seqcount_retry(&vtime->seqcount, seq));
 948
 949         return 0;
 950 }
 951
 952 u64 kcpustat_field(struct kernel_cpustat *kcpustat,
 953                    enum cpu_usage_stat usage, int cpu)
 954 {
 955         u64 *cpustat = kcpustat->cpustat;
 956         u64 val = cpustat[usage];
 957         struct rq *rq;
 958         int err;
 959
 960         if (!vtime_accounting_enabled_cpu(cpu))
 961                 return val;
 962
 963         rq = cpu_rq(cpu);
 964
 965         for (;;) {
 966                 struct task_struct *curr;
 967
 968                 rcu_read_lock();
 969                 curr = rcu_dereference(rq->curr);
 970                 if (WARN_ON_ONCE(!curr)) {
 971                         rcu_read_unlock();
 972                         return cpustat[usage];
 973                 }
 974
 975                 err = kcpustat_field_vtime(cpustat, curr, usage, cpu, &val);
 976                 rcu_read_unlock();
 977
 978                 if (!err)
 979                         return val;
 980
 981                 cpu_relax();
 982         }
 983 }
 984 EXPORT_SYMBOL_GPL(kcpustat_field);
 985
 986 static int kcpustat_cpu_fetch_vtime(struct kernel_cpustat *dst,
 987                                     const struct kernel_cpustat *src,
 988                                     struct task_struct *tsk, int cpu)
 989 {
 990         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
 991         unsigned int seq;
 992
 993         do {
 994                 u64 *cpustat;
 995                 u64 delta;
 996                 int state;
 997
 998                 seq = read_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
 999
1000                 state = vtime_state_fetch(vtime, cpu);
1001                 if (state < 0)
1002                         return state;
1003
1004                 *dst = *src;
1005                 cpustat = dst->cpustat;
1006
1007                 /* Task is sleeping, dead or idle, nothing to add */
1008                 if (state < VTIME_SYS)
1009                         continue;
1010
1011                 delta = vtime_delta(vtime);
1012
1013                 /*
1014                  * Task runs either in user (including guest) or kernel space,
1015                  * add pending nohz time to the right place.
1016                  */
1017                 if (state == VTIME_SYS) {
1018                         cpustat[CPUTIME_SYSTEM] += vtime->stime + delta;
1019                 } else if (state == VTIME_USER) {
1020                         if (task_nice(tsk) > 0)
1021                                 cpustat[CPUTIME_NICE] += vtime->utime + delta;
1022                         else
1023                                 cpustat[CPUTIME_USER] += vtime->utime + delta;
1024                 } else {
1025                         WARN_ON_ONCE(state != VTIME_GUEST);
1026                         if (task_nice(tsk) > 0) {
1027                                 cpustat[CPUTIME_GUEST_NICE] += vtime->gtime + delta;
1028                                 cpustat[CPUTIME_NICE] += vtime->gtime + delta;
1029                         } else {
1030                                 cpustat[CPUTIME_GUEST] += vtime->gtime + delta;
1031                                 cpustat[CPUTIME_USER] += vtime->gtime + delta;
1032                         }
1033                 }
1034         } while (read_seqcount_retry(&vtime->seqcount, seq));
1035
1036         return 0;
1037 }
1038
1039 void kcpustat_cpu_fetch(struct kernel_cpustat *dst, int cpu)
1040 {
1041         const struct kernel_cpustat *src = &kcpustat_cpu(cpu);
1042         struct rq *rq;
1043         int err;
1044
1045         if (!vtime_accounting_enabled_cpu(cpu)) {
1046                 *dst = *src;
1047                 return;
1048         }
1049
1050         rq = cpu_rq(cpu);
1051
1052         for (;;) {
1053                 struct task_struct *curr;
1054
1055                 rcu_read_lock();
1056                 curr = rcu_dereference(rq->curr);
1057                 if (WARN_ON_ONCE(!curr)) {
1058                         rcu_read_unlock();
1059                         *dst = *src;
1060                         return;
1061                 }
1062
1063                 err = kcpustat_cpu_fetch_vtime(dst, src, curr, cpu);
1064                 rcu_read_unlock();
1065
1066                 if (!err)
1067                         return;
1068
1069                 cpu_relax();
1070         }
1071 }
1072 EXPORT_SYMBOL_GPL(kcpustat_cpu_fetch);
1073
1074 #endif /* CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_GEN */