1b99eeffaa257f388ac2ffcdcb211fda38c8765d
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / sched / psi.c
1 /*
2  * Pressure stall information for CPU, memory and IO
3  *
4  * Copyright (c) 2018 Facebook, Inc.
5  * Author: Johannes Weiner <hannes@cmpxchg.org>
6  *
7  * When CPU, memory and IO are contended, tasks experience delays that
8  * reduce throughput and introduce latencies into the workload. Memory
9  * and IO contention, in addition, can cause a full loss of forward
10  * progress in which the CPU goes idle.
11  *
12  * This code aggregates individual task delays into resource pressure
13  * metrics that indicate problems with both workload health and
14  * resource utilization.
15  *
16  *                      Model
17  *
18  * The time in which a task can execute on a CPU is our baseline for
19  * productivity. Pressure expresses the amount of time in which this
20  * potential cannot be realized due to resource contention.
21  *
22  * This concept of productivity has two components: the workload and
23  * the CPU. To measure the impact of pressure on both, we define two
24  * contention states for a resource: SOME and FULL.
25  *
26  * In the SOME state of a given resource, one or more tasks are
27  * delayed on that resource. This affects the workload's ability to
28  * perform work, but the CPU may still be executing other tasks.
29  *
30  * In the FULL state of a given resource, all non-idle tasks are
31  * delayed on that resource such that nobody is advancing and the CPU
32  * goes idle. This leaves both workload and CPU unproductive.
33  *
34  * (Naturally, the FULL state doesn't exist for the CPU resource.)
35  *
36  *      SOME = nr_delayed_tasks != 0
37  *      FULL = nr_delayed_tasks != 0 && nr_running_tasks == 0
38  *
39  * The percentage of wallclock time spent in those compound stall
40  * states gives pressure numbers between 0 and 100 for each resource,
41  * where the SOME percentage indicates workload slowdowns and the FULL
42  * percentage indicates reduced CPU utilization:
43  *
44  *      %SOME = time(SOME) / period
45  *      %FULL = time(FULL) / period
46  *
47  *                      Multiple CPUs
48  *
49  * The more tasks and available CPUs there are, the more work can be
50  * performed concurrently. This means that the potential that can go
51  * unrealized due to resource contention *also* scales with non-idle
52  * tasks and CPUs.
53  *
54  * Consider a scenario where 257 number crunching tasks are trying to
55  * run concurrently on 256 CPUs. If we simply aggregated the task
56  * states, we would have to conclude a CPU SOME pressure number of
57  * 100%, since *somebody* is waiting on a runqueue at all
58  * times. However, that is clearly not the amount of contention the
59  * workload is experiencing: only one out of 256 possible exceution
60  * threads will be contended at any given time, or about 0.4%.
61  *
62  * Conversely, consider a scenario of 4 tasks and 4 CPUs where at any
63  * given time *one* of the tasks is delayed due to a lack of memory.
64  * Again, looking purely at the task state would yield a memory FULL
65  * pressure number of 0%, since *somebody* is always making forward
66  * progress. But again this wouldn't capture the amount of execution
67  * potential lost, which is 1 out of 4 CPUs, or 25%.
68  *
69  * To calculate wasted potential (pressure) with multiple processors,
70  * we have to base our calculation on the number of non-idle tasks in
71  * conjunction with the number of available CPUs, which is the number
72  * of potential execution threads. SOME becomes then the proportion of
73  * delayed tasks to possibe threads, and FULL is the share of possible
74  * threads that are unproductive due to delays:
75  *
76  *      threads = min(nr_nonidle_tasks, nr_cpus)
77  *         SOME = min(nr_delayed_tasks / threads, 1)
78  *         FULL = (threads - min(nr_running_tasks, threads)) / threads
79  *
80  * For the 257 number crunchers on 256 CPUs, this yields:
81  *
82  *      threads = min(257, 256)
83  *         SOME = min(1 / 256, 1)             = 0.4%
84  *         FULL = (256 - min(257, 256)) / 256 = 0%
85  *
86  * For the 1 out of 4 memory-delayed tasks, this yields:
87  *
88  *      threads = min(4, 4)
89  *         SOME = min(1 / 4, 1)               = 25%
90  *         FULL = (4 - min(3, 4)) / 4         = 25%
91  *
92  * [ Substitute nr_cpus with 1, and you can see that it's a natural
93  *   extension of the single-CPU model. ]
94  *
95  *                      Implementation
96  *
97  * To assess the precise time spent in each such state, we would have
98  * to freeze the system on task changes and start/stop the state
99  * clocks accordingly. Obviously that doesn't scale in practice.
100  *
101  * Because the scheduler aims to distribute the compute load evenly
102  * among the available CPUs, we can track task state locally to each
103  * CPU and, at much lower frequency, extrapolate the global state for
104  * the cumulative stall times and the running averages.
105  *
106  * For each runqueue, we track:
107  *
108  *         tSOME[cpu] = time(nr_delayed_tasks[cpu] != 0)
109  *         tFULL[cpu] = time(nr_delayed_tasks[cpu] && !nr_running_tasks[cpu])
110  *      tNONIDLE[cpu] = time(nr_nonidle_tasks[cpu] != 0)
111  *
112  * and then periodically aggregate:
113  *
114  *      tNONIDLE = sum(tNONIDLE[i])
115  *
116  *         tSOME = sum(tSOME[i] * tNONIDLE[i]) / tNONIDLE
117  *         tFULL = sum(tFULL[i] * tNONIDLE[i]) / tNONIDLE
118  *
119  *         %SOME = tSOME / period
120  *         %FULL = tFULL / period
121  *
122  * This gives us an approximation of pressure that is practical
123  * cost-wise, yet way more sensitive and accurate than periodic
124  * sampling of the aggregate task states would be.
125  */
126
127 #include "../workqueue_internal.h"
128 #include <linux/sched/loadavg.h>
129 #include <linux/seq_file.h>
130 #include <linux/proc_fs.h>
131 #include <linux/seqlock.h>
132 #include <linux/cgroup.h>
133 #include <linux/module.h>
134 #include <linux/sched.h>
135 #include <linux/psi.h>
136 #include "sched.h"
137
138 static int psi_bug __read_mostly;
139
140 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(psi_disabled);
141
142 #ifdef CONFIG_PSI_DEFAULT_DISABLED
143 static bool psi_enable;
144 #else
145 static bool psi_enable = true;
146 #endif
147 static int __init setup_psi(char *str)
148 {
149         return kstrtobool(str, &psi_enable) == 0;
150 }
151 __setup("psi=", setup_psi);
152
153 /* Running averages - we need to be higher-res than loadavg */
154 #define PSI_FREQ        (2*HZ+1)        /* 2 sec intervals */
155 #define EXP_10s         1677            /* 1/exp(2s/10s) as fixed-point */
156 #define EXP_60s         1981            /* 1/exp(2s/60s) */
157 #define EXP_300s        2034            /* 1/exp(2s/300s) */
158
159 /* Sampling frequency in nanoseconds */
160 static u64 psi_period __read_mostly;
161
162 /* System-level pressure and stall tracking */
163 static DEFINE_PER_CPU(struct psi_group_cpu, system_group_pcpu);
164 static struct psi_group psi_system = {
165         .pcpu = &system_group_pcpu,
166 };
167
168 static void psi_avgs_work(struct work_struct *work);
169
170 static void group_init(struct psi_group *group)
171 {
172         int cpu;
173
174         for_each_possible_cpu(cpu)
175                 seqcount_init(&per_cpu_ptr(group->pcpu, cpu)->seq);
176         group->avg_next_update = sched_clock() + psi_period;
177         INIT_DELAYED_WORK(&group->avgs_work, psi_avgs_work);
178         mutex_init(&group->avgs_lock);
179 }
180
181 void __init psi_init(void)
182 {
183         if (!psi_enable) {
184                 static_branch_enable(&psi_disabled);
185                 return;
186         }
187
188         psi_period = jiffies_to_nsecs(PSI_FREQ);
189         group_init(&psi_system);
190 }
191
192 static bool test_state(unsigned int *tasks, enum psi_states state)
193 {
194         switch (state) {
195         case PSI_IO_SOME:
196                 return tasks[NR_IOWAIT];
197         case PSI_IO_FULL:
198                 return tasks[NR_IOWAIT] && !tasks[NR_RUNNING];
199         case PSI_MEM_SOME:
200                 return tasks[NR_MEMSTALL];
201         case PSI_MEM_FULL:
202                 return tasks[NR_MEMSTALL] && !tasks[NR_RUNNING];
203         case PSI_CPU_SOME:
204                 return tasks[NR_RUNNING] > 1;
205         case PSI_NONIDLE:
206                 return tasks[NR_IOWAIT] || tasks[NR_MEMSTALL] ||
207                         tasks[NR_RUNNING];
208         default:
209                 return false;
210         }
211 }
212
213 static void get_recent_times(struct psi_group *group, int cpu, u32 *times,
214                              u32 *pchanged_states)
215 {
216         struct psi_group_cpu *groupc = per_cpu_ptr(group->pcpu, cpu);
217         u64 now, state_start;
218         enum psi_states s;
219         unsigned int seq;
220         u32 state_mask;
221
222         *pchanged_states = 0;
223
224         /* Snapshot a coherent view of the CPU state */
225         do {
226                 seq = read_seqcount_begin(&groupc->seq);
227                 now = cpu_clock(cpu);
228                 memcpy(times, groupc->times, sizeof(groupc->times));
229                 state_mask = groupc->state_mask;
230                 state_start = groupc->state_start;
231         } while (read_seqcount_retry(&groupc->seq, seq));
232
233         /* Calculate state time deltas against the previous snapshot */
234         for (s = 0; s < NR_PSI_STATES; s++) {
235                 u32 delta;
236                 /*
237                  * In addition to already concluded states, we also
238                  * incorporate currently active states on the CPU,
239                  * since states may last for many sampling periods.
240                  *
241                  * This way we keep our delta sampling buckets small
242                  * (u32) and our reported pressure close to what's
243                  * actually happening.
244                  */
245                 if (state_mask & (1 << s))
246                         times[s] += now - state_start;
247
248                 delta = times[s] - groupc->times_prev[s];
249                 groupc->times_prev[s] = times[s];
250
251                 times[s] = delta;
252                 if (delta)
253                         *pchanged_states |= (1 << s);
254         }
255 }
256
257 static void calc_avgs(unsigned long avg[3], int missed_periods,
258                       u64 time, u64 period)
259 {
260         unsigned long pct;
261
262         /* Fill in zeroes for periods of no activity */
263         if (missed_periods) {
264                 avg[0] = calc_load_n(avg[0], EXP_10s, 0, missed_periods);
265                 avg[1] = calc_load_n(avg[1], EXP_60s, 0, missed_periods);
266                 avg[2] = calc_load_n(avg[2], EXP_300s, 0, missed_periods);
267         }
268
269         /* Sample the most recent active period */
270         pct = div_u64(time * 100, period);
271         pct *= FIXED_1;
272         avg[0] = calc_load(avg[0], EXP_10s, pct);
273         avg[1] = calc_load(avg[1], EXP_60s, pct);
274         avg[2] = calc_load(avg[2], EXP_300s, pct);
275 }
276
277 static void collect_percpu_times(struct psi_group *group, u32 *pchanged_states)
278 {
279         u64 deltas[NR_PSI_STATES - 1] = { 0, };
280         unsigned long nonidle_total = 0;
281         u32 changed_states = 0;
282         int cpu;
283         int s;
284
285         /*
286          * Collect the per-cpu time buckets and average them into a
287          * single time sample that is normalized to wallclock time.
288          *
289          * For averaging, each CPU is weighted by its non-idle time in
290          * the sampling period. This eliminates artifacts from uneven
291          * loading, or even entirely idle CPUs.
292          */
293         for_each_possible_cpu(cpu) {
294                 u32 times[NR_PSI_STATES];
295                 u32 nonidle;
296                 u32 cpu_changed_states;
297
298                 get_recent_times(group, cpu, times,
299                                 &cpu_changed_states);
300                 changed_states |= cpu_changed_states;
301
302                 nonidle = nsecs_to_jiffies(times[PSI_NONIDLE]);
303                 nonidle_total += nonidle;
304
305                 for (s = 0; s < PSI_NONIDLE; s++)
306                         deltas[s] += (u64)times[s] * nonidle;
307         }
308
309         /*
310          * Integrate the sample into the running statistics that are
311          * reported to userspace: the cumulative stall times and the
312          * decaying averages.
313          *
314          * Pressure percentages are sampled at PSI_FREQ. We might be
315          * called more often when the user polls more frequently than
316          * that; we might be called less often when there is no task
317          * activity, thus no data, and clock ticks are sporadic. The
318          * below handles both.
319          */
320
321         /* total= */
322         for (s = 0; s < NR_PSI_STATES - 1; s++)
323                 group->total[s] += div_u64(deltas[s], max(nonidle_total, 1UL));
324
325         if (pchanged_states)
326                 *pchanged_states = changed_states;
327 }
328
329 static u64 update_averages(struct psi_group *group, u64 now)
330 {
331         unsigned long missed_periods = 0;
332         u64 expires, period;
333         u64 avg_next_update;
334         int s;
335
336         /* avgX= */
337         expires = group->avg_next_update;
338         if (now - expires >= psi_period)
339                 missed_periods = div_u64(now - expires, psi_period);
340
341         /*
342          * The periodic clock tick can get delayed for various
343          * reasons, especially on loaded systems. To avoid clock
344          * drift, we schedule the clock in fixed psi_period intervals.
345          * But the deltas we sample out of the per-cpu buckets above
346          * are based on the actual time elapsing between clock ticks.
347          */
348         avg_next_update = expires + ((1 + missed_periods) * psi_period);
349         period = now - (group->avg_last_update + (missed_periods * psi_period));
350         group->avg_last_update = now;
351
352         for (s = 0; s < NR_PSI_STATES - 1; s++) {
353                 u32 sample;
354
355                 sample = group->total[s] - group->avg_total[s];
356                 /*
357                  * Due to the lockless sampling of the time buckets,
358                  * recorded time deltas can slip into the next period,
359                  * which under full pressure can result in samples in
360                  * excess of the period length.
361                  *
362                  * We don't want to report non-sensical pressures in
363                  * excess of 100%, nor do we want to drop such events
364                  * on the floor. Instead we punt any overage into the
365                  * future until pressure subsides. By doing this we
366                  * don't underreport the occurring pressure curve, we
367                  * just report it delayed by one period length.
368                  *
369                  * The error isn't cumulative. As soon as another
370                  * delta slips from a period P to P+1, by definition
371                  * it frees up its time T in P.
372                  */
373                 if (sample > period)
374                         sample = period;
375                 group->avg_total[s] += sample;
376                 calc_avgs(group->avg[s], missed_periods, sample, period);
377         }
378
379         return avg_next_update;
380 }
381
382 static void psi_avgs_work(struct work_struct *work)
383 {
384         struct delayed_work *dwork;
385         struct psi_group *group;
386         u32 changed_states;
387         bool nonidle;
388         u64 now;
389
390         dwork = to_delayed_work(work);
391         group = container_of(dwork, struct psi_group, avgs_work);
392
393         mutex_lock(&group->avgs_lock);
394
395         now = sched_clock();
396
397         collect_percpu_times(group, &changed_states);
398         nonidle = changed_states & (1 << PSI_NONIDLE);
399         /*
400          * If there is task activity, periodically fold the per-cpu
401          * times and feed samples into the running averages. If things
402          * are idle and there is no data to process, stop the clock.
403          * Once restarted, we'll catch up the running averages in one
404          * go - see calc_avgs() and missed_periods.
405          */
406         if (now >= group->avg_next_update)
407                 group->avg_next_update = update_averages(group, now);
408
409         if (nonidle) {
410                 schedule_delayed_work(dwork, nsecs_to_jiffies(
411                                 group->avg_next_update - now) + 1);
412         }
413
414         mutex_unlock(&group->avgs_lock);
415 }
416
417 static void record_times(struct psi_group_cpu *groupc, int cpu,
418                          bool memstall_tick)
419 {
420         u32 delta;
421         u64 now;
422
423         now = cpu_clock(cpu);
424         delta = now - groupc->state_start;
425         groupc->state_start = now;
426
427         if (groupc->state_mask & (1 << PSI_IO_SOME)) {
428                 groupc->times[PSI_IO_SOME] += delta;
429                 if (groupc->state_mask & (1 << PSI_IO_FULL))
430                         groupc->times[PSI_IO_FULL] += delta;
431         }
432
433         if (groupc->state_mask & (1 << PSI_MEM_SOME)) {
434                 groupc->times[PSI_MEM_SOME] += delta;
435                 if (groupc->state_mask & (1 << PSI_MEM_FULL))
436                         groupc->times[PSI_MEM_FULL] += delta;
437                 else if (memstall_tick) {
438                         u32 sample;
439                         /*
440                          * Since we care about lost potential, a
441                          * memstall is FULL when there are no other
442                          * working tasks, but also when the CPU is
443                          * actively reclaiming and nothing productive
444                          * could run even if it were runnable.
445                          *
446                          * When the timer tick sees a reclaiming CPU,
447                          * regardless of runnable tasks, sample a FULL
448                          * tick (or less if it hasn't been a full tick
449                          * since the last state change).
450                          */
451                         sample = min(delta, (u32)jiffies_to_nsecs(1));
452                         groupc->times[PSI_MEM_FULL] += sample;
453                 }
454         }
455
456         if (groupc->state_mask & (1 << PSI_CPU_SOME))
457                 groupc->times[PSI_CPU_SOME] += delta;
458
459         if (groupc->state_mask & (1 << PSI_NONIDLE))
460                 groupc->times[PSI_NONIDLE] += delta;
461 }
462
463 static void psi_group_change(struct psi_group *group, int cpu,
464                              unsigned int clear, unsigned int set)
465 {
466         struct psi_group_cpu *groupc;
467         unsigned int t, m;
468         enum psi_states s;
469         u32 state_mask = 0;
470
471         groupc = per_cpu_ptr(group->pcpu, cpu);
472
473         /*
474          * First we assess the aggregate resource states this CPU's
475          * tasks have been in since the last change, and account any
476          * SOME and FULL time these may have resulted in.
477          *
478          * Then we update the task counts according to the state
479          * change requested through the @clear and @set bits.
480          */
481         write_seqcount_begin(&groupc->seq);
482
483         record_times(groupc, cpu, false);
484
485         for (t = 0, m = clear; m; m &= ~(1 << t), t++) {
486                 if (!(m & (1 << t)))
487                         continue;
488                 if (groupc->tasks[t] == 0 && !psi_bug) {
489                         printk_deferred(KERN_ERR "psi: task underflow! cpu=%d t=%d tasks=[%u %u %u] clear=%x set=%x\n",
490                                         cpu, t, groupc->tasks[0],
491                                         groupc->tasks[1], groupc->tasks[2],
492                                         clear, set);
493                         psi_bug = 1;
494                 }
495                 groupc->tasks[t]--;
496         }
497
498         for (t = 0; set; set &= ~(1 << t), t++)
499                 if (set & (1 << t))
500                         groupc->tasks[t]++;
501
502         /* Calculate state mask representing active states */
503         for (s = 0; s < NR_PSI_STATES; s++) {
504                 if (test_state(groupc->tasks, s))
505                         state_mask |= (1 << s);
506         }
507         groupc->state_mask = state_mask;
508
509         write_seqcount_end(&groupc->seq);
510 }
511
512 static struct psi_group *iterate_groups(struct task_struct *task, void **iter)
513 {
514 #ifdef CONFIG_CGROUPS
515         struct cgroup *cgroup = NULL;
516
517         if (!*iter)
518                 cgroup = task->cgroups->dfl_cgrp;
519         else if (*iter == &psi_system)
520                 return NULL;
521         else
522                 cgroup = cgroup_parent(*iter);
523
524         if (cgroup && cgroup_parent(cgroup)) {
525                 *iter = cgroup;
526                 return cgroup_psi(cgroup);
527         }
528 #else
529         if (*iter)
530                 return NULL;
531 #endif
532         *iter = &psi_system;
533         return &psi_system;
534 }
535
536 void psi_task_change(struct task_struct *task, int clear, int set)
537 {
538         int cpu = task_cpu(task);
539         struct psi_group *group;
540         bool wake_clock = true;
541         void *iter = NULL;
542
543         if (!task->pid)
544                 return;
545
546         if (((task->psi_flags & set) ||
547              (task->psi_flags & clear) != clear) &&
548             !psi_bug) {
549                 printk_deferred(KERN_ERR "psi: inconsistent task state! task=%d:%s cpu=%d psi_flags=%x clear=%x set=%x\n",
550                                 task->pid, task->comm, cpu,
551                                 task->psi_flags, clear, set);
552                 psi_bug = 1;
553         }
554
555         task->psi_flags &= ~clear;
556         task->psi_flags |= set;
557
558         /*
559          * Periodic aggregation shuts off if there is a period of no
560          * task changes, so we wake it back up if necessary. However,
561          * don't do this if the task change is the aggregation worker
562          * itself going to sleep, or we'll ping-pong forever.
563          */
564         if (unlikely((clear & TSK_RUNNING) &&
565                      (task->flags & PF_WQ_WORKER) &&
566                      wq_worker_last_func(task) == psi_avgs_work))
567                 wake_clock = false;
568
569         while ((group = iterate_groups(task, &iter))) {
570                 psi_group_change(group, cpu, clear, set);
571                 if (wake_clock && !delayed_work_pending(&group->avgs_work))
572                         schedule_delayed_work(&group->avgs_work, PSI_FREQ);
573         }
574 }
575
576 void psi_memstall_tick(struct task_struct *task, int cpu)
577 {
578         struct psi_group *group;
579         void *iter = NULL;
580
581         while ((group = iterate_groups(task, &iter))) {
582                 struct psi_group_cpu *groupc;
583
584                 groupc = per_cpu_ptr(group->pcpu, cpu);
585                 write_seqcount_begin(&groupc->seq);
586                 record_times(groupc, cpu, true);
587                 write_seqcount_end(&groupc->seq);
588         }
589 }
590
591 /**
592  * psi_memstall_enter - mark the beginning of a memory stall section
593  * @flags: flags to handle nested sections
594  *
595  * Marks the calling task as being stalled due to a lack of memory,
596  * such as waiting for a refault or performing reclaim.
597  */
598 void psi_memstall_enter(unsigned long *flags)
599 {
600         struct rq_flags rf;
601         struct rq *rq;
602
603         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
604                 return;
605
606         *flags = current->flags & PF_MEMSTALL;
607         if (*flags)
608                 return;
609         /*
610          * PF_MEMSTALL setting & accounting needs to be atomic wrt
611          * changes to the task's scheduling state, otherwise we can
612          * race with CPU migration.
613          */
614         rq = this_rq_lock_irq(&rf);
615
616         current->flags |= PF_MEMSTALL;
617         psi_task_change(current, 0, TSK_MEMSTALL);
618
619         rq_unlock_irq(rq, &rf);
620 }
621
622 /**
623  * psi_memstall_leave - mark the end of an memory stall section
624  * @flags: flags to handle nested memdelay sections
625  *
626  * Marks the calling task as no longer stalled due to lack of memory.
627  */
628 void psi_memstall_leave(unsigned long *flags)
629 {
630         struct rq_flags rf;
631         struct rq *rq;
632
633         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
634                 return;
635
636         if (*flags)
637                 return;
638         /*
639          * PF_MEMSTALL clearing & accounting needs to be atomic wrt
640          * changes to the task's scheduling state, otherwise we could
641          * race with CPU migration.
642          */
643         rq = this_rq_lock_irq(&rf);
644
645         current->flags &= ~PF_MEMSTALL;
646         psi_task_change(current, TSK_MEMSTALL, 0);
647
648         rq_unlock_irq(rq, &rf);
649 }
650
651 #ifdef CONFIG_CGROUPS
652 int psi_cgroup_alloc(struct cgroup *cgroup)
653 {
654         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
655                 return 0;
656
657         cgroup->psi.pcpu = alloc_percpu(struct psi_group_cpu);
658         if (!cgroup->psi.pcpu)
659                 return -ENOMEM;
660         group_init(&cgroup->psi);
661         return 0;
662 }
663
664 void psi_cgroup_free(struct cgroup *cgroup)
665 {
666         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
667                 return;
668
669         cancel_delayed_work_sync(&cgroup->psi.avgs_work);
670         free_percpu(cgroup->psi.pcpu);
671 }
672
673 /**
674  * cgroup_move_task - move task to a different cgroup
675  * @task: the task
676  * @to: the target css_set
677  *
678  * Move task to a new cgroup and safely migrate its associated stall
679  * state between the different groups.
680  *
681  * This function acquires the task's rq lock to lock out concurrent
682  * changes to the task's scheduling state and - in case the task is
683  * running - concurrent changes to its stall state.
684  */
685 void cgroup_move_task(struct task_struct *task, struct css_set *to)
686 {
687         unsigned int task_flags = 0;
688         struct rq_flags rf;
689         struct rq *rq;
690
691         if (static_branch_likely(&psi_disabled)) {
692                 /*
693                  * Lame to do this here, but the scheduler cannot be locked
694                  * from the outside, so we move cgroups from inside sched/.
695                  */
696                 rcu_assign_pointer(task->cgroups, to);
697                 return;
698         }
699
700         rq = task_rq_lock(task, &rf);
701
702         if (task_on_rq_queued(task))
703                 task_flags = TSK_RUNNING;
704         else if (task->in_iowait)
705                 task_flags = TSK_IOWAIT;
706
707         if (task->flags & PF_MEMSTALL)
708                 task_flags |= TSK_MEMSTALL;
709
710         if (task_flags)
711                 psi_task_change(task, task_flags, 0);
712
713         /* See comment above */
714         rcu_assign_pointer(task->cgroups, to);
715
716         if (task_flags)
717                 psi_task_change(task, 0, task_flags);
718
719         task_rq_unlock(rq, task, &rf);
720 }
721 #endif /* CONFIG_CGROUPS */
722
723 int psi_show(struct seq_file *m, struct psi_group *group, enum psi_res res)
724 {
725         int full;
726         u64 now;
727
728         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
729                 return -EOPNOTSUPP;
730
731         /* Update averages before reporting them */
732         mutex_lock(&group->avgs_lock);
733         now = sched_clock();
734         collect_percpu_times(group, NULL);
735         if (now >= group->avg_next_update)
736                 group->avg_next_update = update_averages(group, now);
737         mutex_unlock(&group->avgs_lock);
738
739         for (full = 0; full < 2 - (res == PSI_CPU); full++) {
740                 unsigned long avg[3];
741                 u64 total;
742                 int w;
743
744                 for (w = 0; w < 3; w++)
745                         avg[w] = group->avg[res * 2 + full][w];
746                 total = div_u64(group->total[res * 2 + full], NSEC_PER_USEC);
747
748                 seq_printf(m, "%s avg10=%lu.%02lu avg60=%lu.%02lu avg300=%lu.%02lu total=%llu\n",
749                            full ? "full" : "some",
750                            LOAD_INT(avg[0]), LOAD_FRAC(avg[0]),
751                            LOAD_INT(avg[1]), LOAD_FRAC(avg[1]),
752                            LOAD_INT(avg[2]), LOAD_FRAC(avg[2]),
753                            total);
754         }
755
756         return 0;
757 }
758
759 static int psi_io_show(struct seq_file *m, void *v)
760 {
761         return psi_show(m, &psi_system, PSI_IO);
762 }
763
764 static int psi_memory_show(struct seq_file *m, void *v)
765 {
766         return psi_show(m, &psi_system, PSI_MEM);
767 }
768
769 static int psi_cpu_show(struct seq_file *m, void *v)
770 {
771         return psi_show(m, &psi_system, PSI_CPU);
772 }
773
774 static int psi_io_open(struct inode *inode, struct file *file)
775 {
776         return single_open(file, psi_io_show, NULL);
777 }
778
779 static int psi_memory_open(struct inode *inode, struct file *file)
780 {
781         return single_open(file, psi_memory_show, NULL);
782 }
783
784 static int psi_cpu_open(struct inode *inode, struct file *file)
785 {
786         return single_open(file, psi_cpu_show, NULL);
787 }
788
789 static const struct file_operations psi_io_fops = {
790         .open           = psi_io_open,
791         .read           = seq_read,
792         .llseek         = seq_lseek,
793         .release        = single_release,
794 };
795
796 static const struct file_operations psi_memory_fops = {
797         .open           = psi_memory_open,
798         .read           = seq_read,
799         .llseek         = seq_lseek,
800         .release        = single_release,
801 };
802
803 static const struct file_operations psi_cpu_fops = {
804         .open           = psi_cpu_open,
805         .read           = seq_read,
806         .llseek         = seq_lseek,
807         .release        = single_release,
808 };
809
810 static int __init psi_proc_init(void)
811 {
812         proc_mkdir("pressure", NULL);
813         proc_create("pressure/io", 0, NULL, &psi_io_fops);
814         proc_create("pressure/memory", 0, NULL, &psi_memory_fops);
815         proc_create("pressure/cpu", 0, NULL, &psi_cpu_fops);
816         return 0;
817 }
818 module_init(psi_proc_init);