Linux 6.7-rc7
[linux-modified.git] / kernel / sched / cputime.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Simple CPU accounting cgroup controller
4  */
5
6 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
7  #include <asm/cputime.h>
8 #endif
9
10 #ifdef CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING
11
12 /*
13  * There are no locks covering percpu hardirq/softirq time.
14  * They are only modified in vtime_account, on corresponding CPU
15  * with interrupts disabled. So, writes are safe.
16  * They are read and saved off onto struct rq in update_rq_clock().
17  * This may result in other CPU reading this CPU's irq time and can
18  * race with irq/vtime_account on this CPU. We would either get old
19  * or new value with a side effect of accounting a slice of irq time to wrong
20  * task when irq is in progress while we read rq->clock. That is a worthy
21  * compromise in place of having locks on each irq in account_system_time.
22  */
23 DEFINE_PER_CPU(struct irqtime, cpu_irqtime);
24
25 static int sched_clock_irqtime;
26
27 void enable_sched_clock_irqtime(void)
28 {
29         sched_clock_irqtime = 1;
30 }
31
32 void disable_sched_clock_irqtime(void)
33 {
34         sched_clock_irqtime = 0;
35 }
36
37 static void irqtime_account_delta(struct irqtime *irqtime, u64 delta,
38                                   enum cpu_usage_stat idx)
39 {
40         u64 *cpustat = kcpustat_this_cpu->cpustat;
41
42         u64_stats_update_begin(&irqtime->sync);
43         cpustat[idx] += delta;
44         irqtime->total += delta;
45         irqtime->tick_delta += delta;
46         u64_stats_update_end(&irqtime->sync);
47 }
48
49 /*
50  * Called after incrementing preempt_count on {soft,}irq_enter
51  * and before decrementing preempt_count on {soft,}irq_exit.
52  */
53 void irqtime_account_irq(struct task_struct *curr, unsigned int offset)
54 {
55         struct irqtime *irqtime = this_cpu_ptr(&cpu_irqtime);
56         unsigned int pc;
57         s64 delta;
58         int cpu;
59
60         if (!sched_clock_irqtime)
61                 return;
62
63         cpu = smp_processor_id();
64         delta = sched_clock_cpu(cpu) - irqtime->irq_start_time;
65         irqtime->irq_start_time += delta;
66         pc = irq_count() - offset;
67
68         /*
69          * We do not account for softirq time from ksoftirqd here.
70          * We want to continue accounting softirq time to ksoftirqd thread
71          * in that case, so as not to confuse scheduler with a special task
72          * that do not consume any time, but still wants to run.
73          */
74         if (pc & HARDIRQ_MASK)
75                 irqtime_account_delta(irqtime, delta, CPUTIME_IRQ);
76         else if ((pc & SOFTIRQ_OFFSET) && curr != this_cpu_ksoftirqd())
77                 irqtime_account_delta(irqtime, delta, CPUTIME_SOFTIRQ);
78 }
79
80 static u64 irqtime_tick_accounted(u64 maxtime)
81 {
82         struct irqtime *irqtime = this_cpu_ptr(&cpu_irqtime);
83         u64 delta;
84
85         delta = min(irqtime->tick_delta, maxtime);
86         irqtime->tick_delta -= delta;
87
88         return delta;
89 }
90
91 #else /* CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING */
92
93 #define sched_clock_irqtime     (0)
94
95 static u64 irqtime_tick_accounted(u64 dummy)
96 {
97         return 0;
98 }
99
100 #endif /* !CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING */
101
102 static inline void task_group_account_field(struct task_struct *p, int index,
103                                             u64 tmp)
104 {
105         /*
106          * Since all updates are sure to touch the root cgroup, we
107          * get ourselves ahead and touch it first. If the root cgroup
108          * is the only cgroup, then nothing else should be necessary.
109          *
110          */
111         __this_cpu_add(kernel_cpustat.cpustat[index], tmp);
112
113         cgroup_account_cputime_field(p, index, tmp);
114 }
115
116 /*
117  * Account user CPU time to a process.
118  * @p: the process that the CPU time gets accounted to
119  * @cputime: the CPU time spent in user space since the last update
120  */
121 void account_user_time(struct task_struct *p, u64 cputime)
122 {
123         int index;
124
125         /* Add user time to process. */
126         p->utime += cputime;
127         account_group_user_time(p, cputime);
128
129         index = (task_nice(p) > 0) ? CPUTIME_NICE : CPUTIME_USER;
130
131         /* Add user time to cpustat. */
132         task_group_account_field(p, index, cputime);
133
134         /* Account for user time used */
135         acct_account_cputime(p);
136 }
137
138 /*
139  * Account guest CPU time to a process.
140  * @p: the process that the CPU time gets accounted to
141  * @cputime: the CPU time spent in virtual machine since the last update
142  */
143 void account_guest_time(struct task_struct *p, u64 cputime)
144 {
145         u64 *cpustat = kcpustat_this_cpu->cpustat;
146
147         /* Add guest time to process. */
148         p->utime += cputime;
149         account_group_user_time(p, cputime);
150         p->gtime += cputime;
151
152         /* Add guest time to cpustat. */
153         if (task_nice(p) > 0) {
154                 task_group_account_field(p, CPUTIME_NICE, cputime);
155                 cpustat[CPUTIME_GUEST_NICE] += cputime;
156         } else {
157                 task_group_account_field(p, CPUTIME_USER, cputime);
158                 cpustat[CPUTIME_GUEST] += cputime;
159         }
160 }
161
162 /*
163  * Account system CPU time to a process and desired cpustat field
164  * @p: the process that the CPU time gets accounted to
165  * @cputime: the CPU time spent in kernel space since the last update
166  * @index: pointer to cpustat field that has to be updated
167  */
168 void account_system_index_time(struct task_struct *p,
169                                u64 cputime, enum cpu_usage_stat index)
170 {
171         /* Add system time to process. */
172         p->stime += cputime;
173         account_group_system_time(p, cputime);
174
175         /* Add system time to cpustat. */
176         task_group_account_field(p, index, cputime);
177
178         /* Account for system time used */
179         acct_account_cputime(p);
180 }
181
182 /*
183  * Account system CPU time to a process.
184  * @p: the process that the CPU time gets accounted to
185  * @hardirq_offset: the offset to subtract from hardirq_count()
186  * @cputime: the CPU time spent in kernel space since the last update
187  */
188 void account_system_time(struct task_struct *p, int hardirq_offset, u64 cputime)
189 {
190         int index;
191
192         if ((p->flags & PF_VCPU) && (irq_count() - hardirq_offset == 0)) {
193                 account_guest_time(p, cputime);
194                 return;
195         }
196
197         if (hardirq_count() - hardirq_offset)
198                 index = CPUTIME_IRQ;
199         else if (in_serving_softirq())
200                 index = CPUTIME_SOFTIRQ;
201         else
202                 index = CPUTIME_SYSTEM;
203
204         account_system_index_time(p, cputime, index);
205 }
206
207 /*
208  * Account for involuntary wait time.
209  * @cputime: the CPU time spent in involuntary wait
210  */
211 void account_steal_time(u64 cputime)
212 {
213         u64 *cpustat = kcpustat_this_cpu->cpustat;
214
215         cpustat[CPUTIME_STEAL] += cputime;
216 }
217
218 /*
219  * Account for idle time.
220  * @cputime: the CPU time spent in idle wait
221  */
222 void account_idle_time(u64 cputime)
223 {
224         u64 *cpustat = kcpustat_this_cpu->cpustat;
225         struct rq *rq = this_rq();
226
227         if (atomic_read(&rq->nr_iowait) > 0)
228                 cpustat[CPUTIME_IOWAIT] += cputime;
229         else
230                 cpustat[CPUTIME_IDLE] += cputime;
231 }
232
233
234 #ifdef CONFIG_SCHED_CORE
235 /*
236  * Account for forceidle time due to core scheduling.
237  *
238  * REQUIRES: schedstat is enabled.
239  */
240 void __account_forceidle_time(struct task_struct *p, u64 delta)
241 {
242         __schedstat_add(p->stats.core_forceidle_sum, delta);
243
244         task_group_account_field(p, CPUTIME_FORCEIDLE, delta);
245 }
246 #endif
247
248 /*
249  * When a guest is interrupted for a longer amount of time, missed clock
250  * ticks are not redelivered later. Due to that, this function may on
251  * occasion account more time than the calling functions think elapsed.
252  */
253 static __always_inline u64 steal_account_process_time(u64 maxtime)
254 {
255 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
256         if (static_key_false(&paravirt_steal_enabled)) {
257                 u64 steal;
258
259                 steal = paravirt_steal_clock(smp_processor_id());
260                 steal -= this_rq()->prev_steal_time;
261                 steal = min(steal, maxtime);
262                 account_steal_time(steal);
263                 this_rq()->prev_steal_time += steal;
264
265                 return steal;
266         }
267 #endif
268         return 0;
269 }
270
271 /*
272  * Account how much elapsed time was spent in steal, irq, or softirq time.
273  */
274 static inline u64 account_other_time(u64 max)
275 {
276         u64 accounted;
277
278         lockdep_assert_irqs_disabled();
279
280         accounted = steal_account_process_time(max);
281
282         if (accounted < max)
283                 accounted += irqtime_tick_accounted(max - accounted);
284
285         return accounted;
286 }
287
288 #ifdef CONFIG_64BIT
289 static inline u64 read_sum_exec_runtime(struct task_struct *t)
290 {
291         return t->se.sum_exec_runtime;
292 }
293 #else
294 static u64 read_sum_exec_runtime(struct task_struct *t)
295 {
296         u64 ns;
297         struct rq_flags rf;
298         struct rq *rq;
299
300         rq = task_rq_lock(t, &rf);
301         ns = t->se.sum_exec_runtime;
302         task_rq_unlock(rq, t, &rf);
303
304         return ns;
305 }
306 #endif
307
308 /*
309  * Accumulate raw cputime values of dead tasks (sig->[us]time) and live
310  * tasks (sum on group iteration) belonging to @tsk's group.
311  */
312 void thread_group_cputime(struct task_struct *tsk, struct task_cputime *times)
313 {
314         struct signal_struct *sig = tsk->signal;
315         u64 utime, stime;
316         struct task_struct *t;
317         unsigned int seq, nextseq;
318         unsigned long flags;
319
320         /*
321          * Update current task runtime to account pending time since last
322          * scheduler action or thread_group_cputime() call. This thread group
323          * might have other running tasks on different CPUs, but updating
324          * their runtime can affect syscall performance, so we skip account
325          * those pending times and rely only on values updated on tick or
326          * other scheduler action.
327          */
328         if (same_thread_group(current, tsk))
329                 (void) task_sched_runtime(current);
330
331         rcu_read_lock();
332         /* Attempt a lockless read on the first round. */
333         nextseq = 0;
334         do {
335                 seq = nextseq;
336                 flags = read_seqbegin_or_lock_irqsave(&sig->stats_lock, &seq);
337                 times->utime = sig->utime;
338                 times->stime = sig->stime;
339                 times->sum_exec_runtime = sig->sum_sched_runtime;
340
341                 for_each_thread(tsk, t) {
342                         task_cputime(t, &utime, &stime);
343                         times->utime += utime;
344                         times->stime += stime;
345                         times->sum_exec_runtime += read_sum_exec_runtime(t);
346                 }
347                 /* If lockless access failed, take the lock. */
348                 nextseq = 1;
349         } while (need_seqretry(&sig->stats_lock, seq));
350         done_seqretry_irqrestore(&sig->stats_lock, seq, flags);
351         rcu_read_unlock();
352 }
353
354 #ifdef CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING
355 /*
356  * Account a tick to a process and cpustat
357  * @p: the process that the CPU time gets accounted to
358  * @user_tick: is the tick from userspace
359  * @rq: the pointer to rq
360  *
361  * Tick demultiplexing follows the order
362  * - pending hardirq update
363  * - pending softirq update
364  * - user_time
365  * - idle_time
366  * - system time
367  *   - check for guest_time
368  *   - else account as system_time
369  *
370  * Check for hardirq is done both for system and user time as there is
371  * no timer going off while we are on hardirq and hence we may never get an
372  * opportunity to update it solely in system time.
373  * p->stime and friends are only updated on system time and not on irq
374  * softirq as those do not count in task exec_runtime any more.
375  */
376 static void irqtime_account_process_tick(struct task_struct *p, int user_tick,
377                                          int ticks)
378 {
379         u64 other, cputime = TICK_NSEC * ticks;
380
381         /*
382          * When returning from idle, many ticks can get accounted at
383          * once, including some ticks of steal, irq, and softirq time.
384          * Subtract those ticks from the amount of time accounted to
385          * idle, or potentially user or system time. Due to rounding,
386          * other time can exceed ticks occasionally.
387          */
388         other = account_other_time(ULONG_MAX);
389         if (other >= cputime)
390                 return;
391
392         cputime -= other;
393
394         if (this_cpu_ksoftirqd() == p) {
395                 /*
396                  * ksoftirqd time do not get accounted in cpu_softirq_time.
397                  * So, we have to handle it separately here.
398                  * Also, p->stime needs to be updated for ksoftirqd.
399                  */
400                 account_system_index_time(p, cputime, CPUTIME_SOFTIRQ);
401         } else if (user_tick) {
402                 account_user_time(p, cputime);
403         } else if (p == this_rq()->idle) {
404                 account_idle_time(cputime);
405         } else if (p->flags & PF_VCPU) { /* System time or guest time */
406                 account_guest_time(p, cputime);
407         } else {
408                 account_system_index_time(p, cputime, CPUTIME_SYSTEM);
409         }
410 }
411
412 static void irqtime_account_idle_ticks(int ticks)
413 {
414         irqtime_account_process_tick(current, 0, ticks);
415 }
416 #else /* CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING */
417 static inline void irqtime_account_idle_ticks(int ticks) { }
418 static inline void irqtime_account_process_tick(struct task_struct *p, int user_tick,
419                                                 int nr_ticks) { }
420 #endif /* CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING */
421
422 /*
423  * Use precise platform statistics if available:
424  */
425 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
426
427 # ifndef __ARCH_HAS_VTIME_TASK_SWITCH
428 void vtime_task_switch(struct task_struct *prev)
429 {
430         if (is_idle_task(prev))
431                 vtime_account_idle(prev);
432         else
433                 vtime_account_kernel(prev);
434
435         vtime_flush(prev);
436         arch_vtime_task_switch(prev);
437 }
438 # endif
439
440 void vtime_account_irq(struct task_struct *tsk, unsigned int offset)
441 {
442         unsigned int pc = irq_count() - offset;
443
444         if (pc & HARDIRQ_OFFSET) {
445                 vtime_account_hardirq(tsk);
446         } else if (pc & SOFTIRQ_OFFSET) {
447                 vtime_account_softirq(tsk);
448         } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_VIRT_CPU_ACCOUNTING_IDLE) &&
449                    is_idle_task(tsk)) {
450                 vtime_account_idle(tsk);
451         } else {
452                 vtime_account_kernel(tsk);
453         }
454 }
455
456 void cputime_adjust(struct task_cputime *curr, struct prev_cputime *prev,
457                     u64 *ut, u64 *st)
458 {
459         *ut = curr->utime;
460         *st = curr->stime;
461 }
462
463 void task_cputime_adjusted(struct task_struct *p, u64 *ut, u64 *st)
464 {
465         *ut = p->utime;
466         *st = p->stime;
467 }
468 EXPORT_SYMBOL_GPL(task_cputime_adjusted);
469
470 void thread_group_cputime_adjusted(struct task_struct *p, u64 *ut, u64 *st)
471 {
472         struct task_cputime cputime;
473
474         thread_group_cputime(p, &cputime);
475
476         *ut = cputime.utime;
477         *st = cputime.stime;
478 }
479
480 #else /* !CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE: */
481
482 /*
483  * Account a single tick of CPU time.
484  * @p: the process that the CPU time gets accounted to
485  * @user_tick: indicates if the tick is a user or a system tick
486  */
487 void account_process_tick(struct task_struct *p, int user_tick)
488 {
489         u64 cputime, steal;
490
491         if (vtime_accounting_enabled_this_cpu())
492                 return;
493
494         if (sched_clock_irqtime) {
495                 irqtime_account_process_tick(p, user_tick, 1);
496                 return;
497         }
498
499         cputime = TICK_NSEC;
500         steal = steal_account_process_time(ULONG_MAX);
501
502         if (steal >= cputime)
503                 return;
504
505         cputime -= steal;
506
507         if (user_tick)
508                 account_user_time(p, cputime);
509         else if ((p != this_rq()->idle) || (irq_count() != HARDIRQ_OFFSET))
510                 account_system_time(p, HARDIRQ_OFFSET, cputime);
511         else
512                 account_idle_time(cputime);
513 }
514
515 /*
516  * Account multiple ticks of idle time.
517  * @ticks: number of stolen ticks
518  */
519 void account_idle_ticks(unsigned long ticks)
520 {
521         u64 cputime, steal;
522
523         if (sched_clock_irqtime) {
524                 irqtime_account_idle_ticks(ticks);
525                 return;
526         }
527
528         cputime = ticks * TICK_NSEC;
529         steal = steal_account_process_time(ULONG_MAX);
530
531         if (steal >= cputime)
532                 return;
533
534         cputime -= steal;
535         account_idle_time(cputime);
536 }
537
538 /*
539  * Adjust tick based cputime random precision against scheduler runtime
540  * accounting.
541  *
542  * Tick based cputime accounting depend on random scheduling timeslices of a
543  * task to be interrupted or not by the timer.  Depending on these
544  * circumstances, the number of these interrupts may be over or
545  * under-optimistic, matching the real user and system cputime with a variable
546  * precision.
547  *
548  * Fix this by scaling these tick based values against the total runtime
549  * accounted by the CFS scheduler.
550  *
551  * This code provides the following guarantees:
552  *
553  *   stime + utime == rtime
554  *   stime_i+1 >= stime_i, utime_i+1 >= utime_i
555  *
556  * Assuming that rtime_i+1 >= rtime_i.
557  */
558 void cputime_adjust(struct task_cputime *curr, struct prev_cputime *prev,
559                     u64 *ut, u64 *st)
560 {
561         u64 rtime, stime, utime;
562         unsigned long flags;
563
564         /* Serialize concurrent callers such that we can honour our guarantees */
565         raw_spin_lock_irqsave(&prev->lock, flags);
566         rtime = curr->sum_exec_runtime;
567
568         /*
569          * This is possible under two circumstances:
570          *  - rtime isn't monotonic after all (a bug);
571          *  - we got reordered by the lock.
572          *
573          * In both cases this acts as a filter such that the rest of the code
574          * can assume it is monotonic regardless of anything else.
575          */
576         if (prev->stime + prev->utime >= rtime)
577                 goto out;
578
579         stime = curr->stime;
580         utime = curr->utime;
581
582         /*
583          * If either stime or utime are 0, assume all runtime is userspace.
584          * Once a task gets some ticks, the monotonicity code at 'update:'
585          * will ensure things converge to the observed ratio.
586          */
587         if (stime == 0) {
588                 utime = rtime;
589                 goto update;
590         }
591
592         if (utime == 0) {
593                 stime = rtime;
594                 goto update;
595         }
596
597         stime = mul_u64_u64_div_u64(stime, rtime, stime + utime);
598
599 update:
600         /*
601          * Make sure stime doesn't go backwards; this preserves monotonicity
602          * for utime because rtime is monotonic.
603          *
604          *  utime_i+1 = rtime_i+1 - stime_i
605          *            = rtime_i+1 - (rtime_i - utime_i)
606          *            = (rtime_i+1 - rtime_i) + utime_i
607          *            >= utime_i
608          */
609         if (stime < prev->stime)
610                 stime = prev->stime;
611         utime = rtime - stime;
612
613         /*
614          * Make sure utime doesn't go backwards; this still preserves
615          * monotonicity for stime, analogous argument to above.
616          */
617         if (utime < prev->utime) {
618                 utime = prev->utime;
619                 stime = rtime - utime;
620         }
621
622         prev->stime = stime;
623         prev->utime = utime;
624 out:
625         *ut = prev->utime;
626         *st = prev->stime;
627         raw_spin_unlock_irqrestore(&prev->lock, flags);
628 }
629
630 void task_cputime_adjusted(struct task_struct *p, u64 *ut, u64 *st)
631 {
632         struct task_cputime cputime = {
633                 .sum_exec_runtime = p->se.sum_exec_runtime,
634         };
635
636         if (task_cputime(p, &cputime.utime, &cputime.stime))
637                 cputime.sum_exec_runtime = task_sched_runtime(p);
638         cputime_adjust(&cputime, &p->prev_cputime, ut, st);
639 }
640 EXPORT_SYMBOL_GPL(task_cputime_adjusted);
641
642 void thread_group_cputime_adjusted(struct task_struct *p, u64 *ut, u64 *st)
643 {
644         struct task_cputime cputime;
645
646         thread_group_cputime(p, &cputime);
647         cputime_adjust(&cputime, &p->signal->prev_cputime, ut, st);
648 }
649 #endif /* !CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE */
650
651 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_GEN
652 static u64 vtime_delta(struct vtime *vtime)
653 {
654         unsigned long long clock;
655
656         clock = sched_clock();
657         if (clock < vtime->starttime)
658                 return 0;
659
660         return clock - vtime->starttime;
661 }
662
663 static u64 get_vtime_delta(struct vtime *vtime)
664 {
665         u64 delta = vtime_delta(vtime);
666         u64 other;
667
668         /*
669          * Unlike tick based timing, vtime based timing never has lost
670          * ticks, and no need for steal time accounting to make up for
671          * lost ticks. Vtime accounts a rounded version of actual
672          * elapsed time. Limit account_other_time to prevent rounding
673          * errors from causing elapsed vtime to go negative.
674          */
675         other = account_other_time(delta);
676         WARN_ON_ONCE(vtime->state == VTIME_INACTIVE);
677         vtime->starttime += delta;
678
679         return delta - other;
680 }
681
682 static void vtime_account_system(struct task_struct *tsk,
683                                  struct vtime *vtime)
684 {
685         vtime->stime += get_vtime_delta(vtime);
686         if (vtime->stime >= TICK_NSEC) {
687                 account_system_time(tsk, irq_count(), vtime->stime);
688                 vtime->stime = 0;
689         }
690 }
691
692 static void vtime_account_guest(struct task_struct *tsk,
693                                 struct vtime *vtime)
694 {
695         vtime->gtime += get_vtime_delta(vtime);
696         if (vtime->gtime >= TICK_NSEC) {
697                 account_guest_time(tsk, vtime->gtime);
698                 vtime->gtime = 0;
699         }
700 }
701
702 static void __vtime_account_kernel(struct task_struct *tsk,
703                                    struct vtime *vtime)
704 {
705         /* We might have scheduled out from guest path */
706         if (vtime->state == VTIME_GUEST)
707                 vtime_account_guest(tsk, vtime);
708         else
709                 vtime_account_system(tsk, vtime);
710 }
711
712 void vtime_account_kernel(struct task_struct *tsk)
713 {
714         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
715
716         if (!vtime_delta(vtime))
717                 return;
718
719         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
720         __vtime_account_kernel(tsk, vtime);
721         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
722 }
723
724 void vtime_user_enter(struct task_struct *tsk)
725 {
726         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
727
728         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
729         vtime_account_system(tsk, vtime);
730         vtime->state = VTIME_USER;
731         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
732 }
733
734 void vtime_user_exit(struct task_struct *tsk)
735 {
736         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
737
738         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
739         vtime->utime += get_vtime_delta(vtime);
740         if (vtime->utime >= TICK_NSEC) {
741                 account_user_time(tsk, vtime->utime);
742                 vtime->utime = 0;
743         }
744         vtime->state = VTIME_SYS;
745         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
746 }
747
748 void vtime_guest_enter(struct task_struct *tsk)
749 {
750         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
751         /*
752          * The flags must be updated under the lock with
753          * the vtime_starttime flush and update.
754          * That enforces a right ordering and update sequence
755          * synchronization against the reader (task_gtime())
756          * that can thus safely catch up with a tickless delta.
757          */
758         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
759         vtime_account_system(tsk, vtime);
760         tsk->flags |= PF_VCPU;
761         vtime->state = VTIME_GUEST;
762         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
763 }
764 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_guest_enter);
765
766 void vtime_guest_exit(struct task_struct *tsk)
767 {
768         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
769
770         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
771         vtime_account_guest(tsk, vtime);
772         tsk->flags &= ~PF_VCPU;
773         vtime->state = VTIME_SYS;
774         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
775 }
776 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_guest_exit);
777
778 void vtime_account_idle(struct task_struct *tsk)
779 {
780         account_idle_time(get_vtime_delta(&tsk->vtime));
781 }
782
783 void vtime_task_switch_generic(struct task_struct *prev)
784 {
785         struct vtime *vtime = &prev->vtime;
786
787         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
788         if (vtime->state == VTIME_IDLE)
789                 vtime_account_idle(prev);
790         else
791                 __vtime_account_kernel(prev, vtime);
792         vtime->state = VTIME_INACTIVE;
793         vtime->cpu = -1;
794         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
795
796         vtime = &current->vtime;
797
798         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
799         if (is_idle_task(current))
800                 vtime->state = VTIME_IDLE;
801         else if (current->flags & PF_VCPU)
802                 vtime->state = VTIME_GUEST;
803         else
804                 vtime->state = VTIME_SYS;
805         vtime->starttime = sched_clock();
806         vtime->cpu = smp_processor_id();
807         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
808 }
809
810 void vtime_init_idle(struct task_struct *t, int cpu)
811 {
812         struct vtime *vtime = &t->vtime;
813         unsigned long flags;
814
815         local_irq_save(flags);
816         write_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
817         vtime->state = VTIME_IDLE;
818         vtime->starttime = sched_clock();
819         vtime->cpu = cpu;
820         write_seqcount_end(&vtime->seqcount);
821         local_irq_restore(flags);
822 }
823
824 u64 task_gtime(struct task_struct *t)
825 {
826         struct vtime *vtime = &t->vtime;
827         unsigned int seq;
828         u64 gtime;
829
830         if (!vtime_accounting_enabled())
831                 return t->gtime;
832
833         do {
834                 seq = read_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
835
836                 gtime = t->gtime;
837                 if (vtime->state == VTIME_GUEST)
838                         gtime += vtime->gtime + vtime_delta(vtime);
839
840         } while (read_seqcount_retry(&vtime->seqcount, seq));
841
842         return gtime;
843 }
844
845 /*
846  * Fetch cputime raw values from fields of task_struct and
847  * add up the pending nohz execution time since the last
848  * cputime snapshot.
849  */
850 bool task_cputime(struct task_struct *t, u64 *utime, u64 *stime)
851 {
852         struct vtime *vtime = &t->vtime;
853         unsigned int seq;
854         u64 delta;
855         int ret;
856
857         if (!vtime_accounting_enabled()) {
858                 *utime = t->utime;
859                 *stime = t->stime;
860                 return false;
861         }
862
863         do {
864                 ret = false;
865                 seq = read_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
866
867                 *utime = t->utime;
868                 *stime = t->stime;
869
870                 /* Task is sleeping or idle, nothing to add */
871                 if (vtime->state < VTIME_SYS)
872                         continue;
873
874                 ret = true;
875                 delta = vtime_delta(vtime);
876
877                 /*
878                  * Task runs either in user (including guest) or kernel space,
879                  * add pending nohz time to the right place.
880                  */
881                 if (vtime->state == VTIME_SYS)
882                         *stime += vtime->stime + delta;
883                 else
884                         *utime += vtime->utime + delta;
885         } while (read_seqcount_retry(&vtime->seqcount, seq));
886
887         return ret;
888 }
889
890 static int vtime_state_fetch(struct vtime *vtime, int cpu)
891 {
892         int state = READ_ONCE(vtime->state);
893
894         /*
895          * We raced against a context switch, fetch the
896          * kcpustat task again.
897          */
898         if (vtime->cpu != cpu && vtime->cpu != -1)
899                 return -EAGAIN;
900
901         /*
902          * Two possible things here:
903          * 1) We are seeing the scheduling out task (prev) or any past one.
904          * 2) We are seeing the scheduling in task (next) but it hasn't
905          *    passed though vtime_task_switch() yet so the pending
906          *    cputime of the prev task may not be flushed yet.
907          *
908          * Case 1) is ok but 2) is not. So wait for a safe VTIME state.
909          */
910         if (state == VTIME_INACTIVE)
911                 return -EAGAIN;
912
913         return state;
914 }
915
916 static u64 kcpustat_user_vtime(struct vtime *vtime)
917 {
918         if (vtime->state == VTIME_USER)
919                 return vtime->utime + vtime_delta(vtime);
920         else if (vtime->state == VTIME_GUEST)
921                 return vtime->gtime + vtime_delta(vtime);
922         return 0;
923 }
924
925 static int kcpustat_field_vtime(u64 *cpustat,
926                                 struct task_struct *tsk,
927                                 enum cpu_usage_stat usage,
928                                 int cpu, u64 *val)
929 {
930         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
931         unsigned int seq;
932
933         do {
934                 int state;
935
936                 seq = read_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
937
938                 state = vtime_state_fetch(vtime, cpu);
939                 if (state < 0)
940                         return state;
941
942                 *val = cpustat[usage];
943
944                 /*
945                  * Nice VS unnice cputime accounting may be inaccurate if
946                  * the nice value has changed since the last vtime update.
947                  * But proper fix would involve interrupting target on nice
948                  * updates which is a no go on nohz_full (although the scheduler
949                  * may still interrupt the target if rescheduling is needed...)
950                  */
951                 switch (usage) {
952                 case CPUTIME_SYSTEM:
953                         if (state == VTIME_SYS)
954                                 *val += vtime->stime + vtime_delta(vtime);
955                         break;
956                 case CPUTIME_USER:
957                         if (task_nice(tsk) <= 0)
958                                 *val += kcpustat_user_vtime(vtime);
959                         break;
960                 case CPUTIME_NICE:
961                         if (task_nice(tsk) > 0)
962                                 *val += kcpustat_user_vtime(vtime);
963                         break;
964                 case CPUTIME_GUEST:
965                         if (state == VTIME_GUEST && task_nice(tsk) <= 0)
966                                 *val += vtime->gtime + vtime_delta(vtime);
967                         break;
968                 case CPUTIME_GUEST_NICE:
969                         if (state == VTIME_GUEST && task_nice(tsk) > 0)
970                                 *val += vtime->gtime + vtime_delta(vtime);
971                         break;
972                 default:
973                         break;
974                 }
975         } while (read_seqcount_retry(&vtime->seqcount, seq));
976
977         return 0;
978 }
979
980 u64 kcpustat_field(struct kernel_cpustat *kcpustat,
981                    enum cpu_usage_stat usage, int cpu)
982 {
983         u64 *cpustat = kcpustat->cpustat;
984         u64 val = cpustat[usage];
985         struct rq *rq;
986         int err;
987
988         if (!vtime_accounting_enabled_cpu(cpu))
989                 return val;
990
991         rq = cpu_rq(cpu);
992
993         for (;;) {
994                 struct task_struct *curr;
995
996                 rcu_read_lock();
997                 curr = rcu_dereference(rq->curr);
998                 if (WARN_ON_ONCE(!curr)) {
999                         rcu_read_unlock();
1000                         return cpustat[usage];
1001                 }
1002
1003                 err = kcpustat_field_vtime(cpustat, curr, usage, cpu, &val);
1004                 rcu_read_unlock();
1005
1006                 if (!err)
1007                         return val;
1008
1009                 cpu_relax();
1010         }
1011 }
1012 EXPORT_SYMBOL_GPL(kcpustat_field);
1013
1014 static int kcpustat_cpu_fetch_vtime(struct kernel_cpustat *dst,
1015                                     const struct kernel_cpustat *src,
1016                                     struct task_struct *tsk, int cpu)
1017 {
1018         struct vtime *vtime = &tsk->vtime;
1019         unsigned int seq;
1020
1021         do {
1022                 u64 *cpustat;
1023                 u64 delta;
1024                 int state;
1025
1026                 seq = read_seqcount_begin(&vtime->seqcount);
1027
1028                 state = vtime_state_fetch(vtime, cpu);
1029                 if (state < 0)
1030                         return state;
1031
1032                 *dst = *src;
1033                 cpustat = dst->cpustat;
1034
1035                 /* Task is sleeping, dead or idle, nothing to add */
1036                 if (state < VTIME_SYS)
1037                         continue;
1038
1039                 delta = vtime_delta(vtime);
1040
1041                 /*
1042                  * Task runs either in user (including guest) or kernel space,
1043                  * add pending nohz time to the right place.
1044                  */
1045                 if (state == VTIME_SYS) {
1046                         cpustat[CPUTIME_SYSTEM] += vtime->stime + delta;
1047                 } else if (state == VTIME_USER) {
1048                         if (task_nice(tsk) > 0)
1049                                 cpustat[CPUTIME_NICE] += vtime->utime + delta;
1050                         else
1051                                 cpustat[CPUTIME_USER] += vtime->utime + delta;
1052                 } else {
1053                         WARN_ON_ONCE(state != VTIME_GUEST);
1054                         if (task_nice(tsk) > 0) {
1055                                 cpustat[CPUTIME_GUEST_NICE] += vtime->gtime + delta;
1056                                 cpustat[CPUTIME_NICE] += vtime->gtime + delta;
1057                         } else {
1058                                 cpustat[CPUTIME_GUEST] += vtime->gtime + delta;
1059                                 cpustat[CPUTIME_USER] += vtime->gtime + delta;
1060                         }
1061                 }
1062         } while (read_seqcount_retry(&vtime->seqcount, seq));
1063
1064         return 0;
1065 }
1066
1067 void kcpustat_cpu_fetch(struct kernel_cpustat *dst, int cpu)
1068 {
1069         const struct kernel_cpustat *src = &kcpustat_cpu(cpu);
1070         struct rq *rq;
1071         int err;
1072
1073         if (!vtime_accounting_enabled_cpu(cpu)) {
1074                 *dst = *src;
1075                 return;
1076         }
1077
1078         rq = cpu_rq(cpu);
1079
1080         for (;;) {
1081                 struct task_struct *curr;
1082
1083                 rcu_read_lock();
1084                 curr = rcu_dereference(rq->curr);
1085                 if (WARN_ON_ONCE(!curr)) {
1086                         rcu_read_unlock();
1087                         *dst = *src;
1088                         return;
1089                 }
1090
1091                 err = kcpustat_cpu_fetch_vtime(dst, src, curr, cpu);
1092                 rcu_read_unlock();
1093
1094                 if (!err)
1095                         return;
1096
1097                 cpu_relax();
1098         }
1099 }
1100 EXPORT_SYMBOL_GPL(kcpustat_cpu_fetch);
1101
1102 #endif /* CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_GEN */