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_update_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->next_update = sched_clock() + psi_period;
 177         INIT_DELAYED_WORK(&group->clock_work, psi_update_work);
 178         mutex_init(&group->stat_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 {
 215         struct psi_group_cpu *groupc = per_cpu_ptr(group->pcpu, cpu);
 216         u64 now, state_start;
 217         enum psi_states s;
 218         unsigned int seq;
 219         u32 state_mask;
 220
 221         /* Snapshot a coherent view of the CPU state */
 222         do {
 223                 seq = read_seqcount_begin(&groupc->seq);
 224                 now = cpu_clock(cpu);
 225                 memcpy(times, groupc->times, sizeof(groupc->times));
 226                 state_mask = groupc->state_mask;
 227                 state_start = groupc->state_start;
 228         } while (read_seqcount_retry(&groupc->seq, seq));
 229
 230         /* Calculate state time deltas against the previous snapshot */
 231         for (s = 0; s < NR_PSI_STATES; s++) {
 232                 u32 delta;
 233                 /*
 234                  * In addition to already concluded states, we also
 235                  * incorporate currently active states on the CPU,
 236                  * since states may last for many sampling periods.
 237                  *
 238                  * This way we keep our delta sampling buckets small
 239                  * (u32) and our reported pressure close to what's
 240                  * actually happening.
 241                  */
 242                 if (state_mask & (1 << s))
 243                         times[s] += now - state_start;
 244
 245                 delta = times[s] - groupc->times_prev[s];
 246                 groupc->times_prev[s] = times[s];
 247
 248                 times[s] = delta;
 249         }
 250 }
 251
 252 static void calc_avgs(unsigned long avg[3], int missed_periods,
 253                       u64 time, u64 period)
 254 {
 255         unsigned long pct;
 256
 257         /* Fill in zeroes for periods of no activity */
 258         if (missed_periods) {
 259                 avg[0] = calc_load_n(avg[0], EXP_10s, 0, missed_periods);
 260                 avg[1] = calc_load_n(avg[1], EXP_60s, 0, missed_periods);
 261                 avg[2] = calc_load_n(avg[2], EXP_300s, 0, missed_periods);
 262         }
 263
 264         /* Sample the most recent active period */
 265         pct = div_u64(time * 100, period);
 266         pct *= FIXED_1;
 267         avg[0] = calc_load(avg[0], EXP_10s, pct);
 268         avg[1] = calc_load(avg[1], EXP_60s, pct);
 269         avg[2] = calc_load(avg[2], EXP_300s, pct);
 270 }
 271
 272 static bool update_stats(struct psi_group *group)
 273 {
 274         u64 deltas[NR_PSI_STATES - 1] = { 0, };
 275         unsigned long missed_periods = 0;
 276         unsigned long nonidle_total = 0;
 277         u64 now, expires, period;
 278         int cpu;
 279         int s;
 280
 281         mutex_lock(&group->stat_lock);
 282
 283         /*
 284          * Collect the per-cpu time buckets and average them into a
 285          * single time sample that is normalized to wallclock time.
 286          *
 287          * For averaging, each CPU is weighted by its non-idle time in
 288          * the sampling period. This eliminates artifacts from uneven
 289          * loading, or even entirely idle CPUs.
 290          */
 291         for_each_possible_cpu(cpu) {
 292                 u32 times[NR_PSI_STATES];
 293                 u32 nonidle;
 294
 295                 get_recent_times(group, cpu, times);
 296
 297                 nonidle = nsecs_to_jiffies(times[PSI_NONIDLE]);
 298                 nonidle_total += nonidle;
 299
 300                 for (s = 0; s < PSI_NONIDLE; s++)
 301                         deltas[s] += (u64)times[s] * nonidle;
 302         }
 303
 304         /*
 305          * Integrate the sample into the running statistics that are
 306          * reported to userspace: the cumulative stall times and the
 307          * decaying averages.
 308          *
 309          * Pressure percentages are sampled at PSI_FREQ. We might be
 310          * called more often when the user polls more frequently than
 311          * that; we might be called less often when there is no task
 312          * activity, thus no data, and clock ticks are sporadic. The
 313          * below handles both.
 314          */
 315
 316         /* total= */
 317         for (s = 0; s < NR_PSI_STATES - 1; s++)
 318                 group->total[s] += div_u64(deltas[s], max(nonidle_total, 1UL));
 319
 320         /* avgX= */
 321         now = sched_clock();
 322         expires = group->next_update;
 323         if (now < expires)
 324                 goto out;
 325         if (now - expires >= psi_period)
 326                 missed_periods = div_u64(now - expires, psi_period);
 327
 328         /*
 329          * The periodic clock tick can get delayed for various
 330          * reasons, especially on loaded systems. To avoid clock
 331          * drift, we schedule the clock in fixed psi_period intervals.
 332          * But the deltas we sample out of the per-cpu buckets above
 333          * are based on the actual time elapsing between clock ticks.
 334          */
 335         group->next_update = expires + ((1 + missed_periods) * psi_period);
 336         period = now - (group->last_update + (missed_periods * psi_period));
 337         group->last_update = now;
 338
 339         for (s = 0; s < NR_PSI_STATES - 1; s++) {
 340                 u32 sample;
 341
 342                 sample = group->total[s] - group->total_prev[s];
 343                 /*
 344                  * Due to the lockless sampling of the time buckets,
 345                  * recorded time deltas can slip into the next period,
 346                  * which under full pressure can result in samples in
 347                  * excess of the period length.
 348                  *
 349                  * We don't want to report non-sensical pressures in
 350                  * excess of 100%, nor do we want to drop such events
 351                  * on the floor. Instead we punt any overage into the
 352                  * future until pressure subsides. By doing this we
 353                  * don't underreport the occurring pressure curve, we
 354                  * just report it delayed by one period length.
 355                  *
 356                  * The error isn't cumulative. As soon as another
 357                  * delta slips from a period P to P+1, by definition
 358                  * it frees up its time T in P.
 359                  */
 360                 if (sample > period)
 361                         sample = period;
 362                 group->total_prev[s] += sample;
 363                 calc_avgs(group->avg[s], missed_periods, sample, period);
 364         }
 365 out:
 366         mutex_unlock(&group->stat_lock);
 367         return nonidle_total;
 368 }
 369
 370 static void psi_update_work(struct work_struct *work)
 371 {
 372         struct delayed_work *dwork;
 373         struct psi_group *group;
 374         bool nonidle;
 375
 376         dwork = to_delayed_work(work);
 377         group = container_of(dwork, struct psi_group, clock_work);
 378
 379         /*
 380          * If there is task activity, periodically fold the per-cpu
 381          * times and feed samples into the running averages. If things
 382          * are idle and there is no data to process, stop the clock.
 383          * Once restarted, we'll catch up the running averages in one
 384          * go - see calc_avgs() and missed_periods.
 385          */
 386
 387         nonidle = update_stats(group);
 388
 389         if (nonidle) {
 390                 unsigned long delay = 0;
 391                 u64 now;
 392
 393                 now = sched_clock();
 394                 if (group->next_update > now)
 395                         delay = nsecs_to_jiffies(group->next_update - now) + 1;
 396                 schedule_delayed_work(dwork, delay);
 397         }
 398 }
 399
 400 static void record_times(struct psi_group_cpu *groupc, int cpu,
 401                          bool memstall_tick)
 402 {
 403         u32 delta;
 404         u64 now;
 405
 406         now = cpu_clock(cpu);
 407         delta = now - groupc->state_start;
 408         groupc->state_start = now;
 409
 410         if (groupc->state_mask & (1 << PSI_IO_SOME)) {
 411                 groupc->times[PSI_IO_SOME] += delta;
 412                 if (groupc->state_mask & (1 << PSI_IO_FULL))
 413                         groupc->times[PSI_IO_FULL] += delta;
 414         }
 415
 416         if (groupc->state_mask & (1 << PSI_MEM_SOME)) {
 417                 groupc->times[PSI_MEM_SOME] += delta;
 418                 if (groupc->state_mask & (1 << PSI_MEM_FULL))
 419                         groupc->times[PSI_MEM_FULL] += delta;
 420                 else if (memstall_tick) {
 421                         u32 sample;
 422                         /*
 423                          * Since we care about lost potential, a
 424                          * memstall is FULL when there are no other
 425                          * working tasks, but also when the CPU is
 426                          * actively reclaiming and nothing productive
 427                          * could run even if it were runnable.
 428                          *
 429                          * When the timer tick sees a reclaiming CPU,
 430                          * regardless of runnable tasks, sample a FULL
 431                          * tick (or less if it hasn't been a full tick
 432                          * since the last state change).
 433                          */
 434                         sample = min(delta, (u32)jiffies_to_nsecs(1));
 435                         groupc->times[PSI_MEM_FULL] += sample;
 436                 }
 437         }
 438
 439         if (groupc->state_mask & (1 << PSI_CPU_SOME))
 440                 groupc->times[PSI_CPU_SOME] += delta;
 441
 442         if (groupc->state_mask & (1 << PSI_NONIDLE))
 443                 groupc->times[PSI_NONIDLE] += delta;
 444 }
 445
 446 static void psi_group_change(struct psi_group *group, int cpu,
 447                              unsigned int clear, unsigned int set)
 448 {
 449         struct psi_group_cpu *groupc;
 450         unsigned int t, m;
 451         enum psi_states s;
 452         u32 state_mask = 0;
 453
 454         groupc = per_cpu_ptr(group->pcpu, cpu);
 455
 456         /*
 457          * First we assess the aggregate resource states this CPU's
 458          * tasks have been in since the last change, and account any
 459          * SOME and FULL time these may have resulted in.
 460          *
 461          * Then we update the task counts according to the state
 462          * change requested through the @clear and @set bits.
 463          */
 464         write_seqcount_begin(&groupc->seq);
 465
 466         record_times(groupc, cpu, false);
 467
 468         for (t = 0, m = clear; m; m &= ~(1 << t), t++) {
 469                 if (!(m & (1 << t)))
 470                         continue;
 471                 if (groupc->tasks[t] == 0 && !psi_bug) {
 472                         printk_deferred(KERN_ERR "psi: task underflow! cpu=%d t=%d tasks=[%u %u %u] clear=%x set=%x\n",
 473                                         cpu, t, groupc->tasks[0],
 474                                         groupc->tasks[1], groupc->tasks[2],
 475                                         clear, set);
 476                         psi_bug = 1;
 477                 }
 478                 groupc->tasks[t]--;
 479         }
 480
 481         for (t = 0; set; set &= ~(1 << t), t++)
 482                 if (set & (1 << t))
 483                         groupc->tasks[t]++;
 484
 485         /* Calculate state mask representing active states */
 486         for (s = 0; s < NR_PSI_STATES; s++) {
 487                 if (test_state(groupc->tasks, s))
 488                         state_mask |= (1 << s);
 489         }
 490         groupc->state_mask = state_mask;
 491
 492         write_seqcount_end(&groupc->seq);
 493 }
 494
 495 static struct psi_group *iterate_groups(struct task_struct *task, void **iter)
 496 {
 497 #ifdef CONFIG_CGROUPS
 498         struct cgroup *cgroup = NULL;
 499
 500         if (!*iter)
 501                 cgroup = task->cgroups->dfl_cgrp;
 502         else if (*iter == &psi_system)
 503                 return NULL;
 504         else
 505                 cgroup = cgroup_parent(*iter);
 506
 507         if (cgroup && cgroup_parent(cgroup)) {
 508                 *iter = cgroup;
 509                 return cgroup_psi(cgroup);
 510         }
 511 #else
 512         if (*iter)
 513                 return NULL;
 514 #endif
 515         *iter = &psi_system;
 516         return &psi_system;
 517 }
 518
 519 void psi_task_change(struct task_struct *task, int clear, int set)
 520 {
 521         int cpu = task_cpu(task);
 522         struct psi_group *group;
 523         bool wake_clock = true;
 524         void *iter = NULL;
 525
 526         if (!task->pid)
 527                 return;
 528
 529         if (((task->psi_flags & set) ||
 530              (task->psi_flags & clear) != clear) &&
 531             !psi_bug) {
 532                 printk_deferred(KERN_ERR "psi: inconsistent task state! task=%d:%s cpu=%d psi_flags=%x clear=%x set=%x\n",
 533                                 task->pid, task->comm, cpu,
 534                                 task->psi_flags, clear, set);
 535                 psi_bug = 1;
 536         }
 537
 538         task->psi_flags &= ~clear;
 539         task->psi_flags |= set;
 540
 541         /*
 542          * Periodic aggregation shuts off if there is a period of no
 543          * task changes, so we wake it back up if necessary. However,
 544          * don't do this if the task change is the aggregation worker
 545          * itself going to sleep, or we'll ping-pong forever.
 546          */
 547         if (unlikely((clear & TSK_RUNNING) &&
 548                      (task->flags & PF_WQ_WORKER) &&
 549                      wq_worker_last_func(task) == psi_update_work))
 550                 wake_clock = false;
 551
 552         while ((group = iterate_groups(task, &iter))) {
 553                 psi_group_change(group, cpu, clear, set);
 554                 if (wake_clock && !delayed_work_pending(&group->clock_work))
 555                         schedule_delayed_work(&group->clock_work, PSI_FREQ);
 556         }
 557 }
 558
 559 void psi_memstall_tick(struct task_struct *task, int cpu)
 560 {
 561         struct psi_group *group;
 562         void *iter = NULL;
 563
 564         while ((group = iterate_groups(task, &iter))) {
 565                 struct psi_group_cpu *groupc;
 566
 567                 groupc = per_cpu_ptr(group->pcpu, cpu);
 568                 write_seqcount_begin(&groupc->seq);
 569                 record_times(groupc, cpu, true);
 570                 write_seqcount_end(&groupc->seq);
 571         }
 572 }
 573
 574 /**
 575  * psi_memstall_enter - mark the beginning of a memory stall section
 576  * @flags: flags to handle nested sections
 577  *
 578  * Marks the calling task as being stalled due to a lack of memory,
 579  * such as waiting for a refault or performing reclaim.
 580  */
 581 void psi_memstall_enter(unsigned long *flags)
 582 {
 583         struct rq_flags rf;
 584         struct rq *rq;
 585
 586         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
 587                 return;
 588
 589         *flags = current->flags & PF_MEMSTALL;
 590         if (*flags)
 591                 return;
 592         /*
 593          * PF_MEMSTALL setting & accounting needs to be atomic wrt
 594          * changes to the task's scheduling state, otherwise we can
 595          * race with CPU migration.
 596          */
 597         rq = this_rq_lock_irq(&rf);
 598
 599         current->flags |= PF_MEMSTALL;
 600         psi_task_change(current, 0, TSK_MEMSTALL);
 601
 602         rq_unlock_irq(rq, &rf);
 603 }
 604
 605 /**
 606  * psi_memstall_leave - mark the end of an memory stall section
 607  * @flags: flags to handle nested memdelay sections
 608  *
 609  * Marks the calling task as no longer stalled due to lack of memory.
 610  */
 611 void psi_memstall_leave(unsigned long *flags)
 612 {
 613         struct rq_flags rf;
 614         struct rq *rq;
 615
 616         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
 617                 return;
 618
 619         if (*flags)
 620                 return;
 621         /*
 622          * PF_MEMSTALL clearing & accounting needs to be atomic wrt
 623          * changes to the task's scheduling state, otherwise we could
 624          * race with CPU migration.
 625          */
 626         rq = this_rq_lock_irq(&rf);
 627
 628         current->flags &= ~PF_MEMSTALL;
 629         psi_task_change(current, TSK_MEMSTALL, 0);
 630
 631         rq_unlock_irq(rq, &rf);
 632 }
 633
 634 #ifdef CONFIG_CGROUPS
 635 int psi_cgroup_alloc(struct cgroup *cgroup)
 636 {
 637         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
 638                 return 0;
 639
 640         cgroup->psi.pcpu = alloc_percpu(struct psi_group_cpu);
 641         if (!cgroup->psi.pcpu)
 642                 return -ENOMEM;
 643         group_init(&cgroup->psi);
 644         return 0;
 645 }
 646
 647 void psi_cgroup_free(struct cgroup *cgroup)
 648 {
 649         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
 650                 return;
 651
 652         cancel_delayed_work_sync(&cgroup->psi.clock_work);
 653         free_percpu(cgroup->psi.pcpu);
 654 }
 655
 656 /**
 657  * cgroup_move_task - move task to a different cgroup
 658  * @task: the task
 659  * @to: the target css_set
 660  *
 661  * Move task to a new cgroup and safely migrate its associated stall
 662  * state between the different groups.
 663  *
 664  * This function acquires the task's rq lock to lock out concurrent
 665  * changes to the task's scheduling state and - in case the task is
 666  * running - concurrent changes to its stall state.
 667  */
 668 void cgroup_move_task(struct task_struct *task, struct css_set *to)
 669 {
 670         unsigned int task_flags = 0;
 671         struct rq_flags rf;
 672         struct rq *rq;
 673
 674         if (static_branch_likely(&psi_disabled)) {
 675                 /*
 676                  * Lame to do this here, but the scheduler cannot be locked
 677                  * from the outside, so we move cgroups from inside sched/.
 678                  */
 679                 rcu_assign_pointer(task->cgroups, to);
 680                 return;
 681         }
 682
 683         rq = task_rq_lock(task, &rf);
 684
 685         if (task_on_rq_queued(task))
 686                 task_flags = TSK_RUNNING;
 687         else if (task->in_iowait)
 688                 task_flags = TSK_IOWAIT;
 689
 690         if (task->flags & PF_MEMSTALL)
 691                 task_flags |= TSK_MEMSTALL;
 692
 693         if (task_flags)
 694                 psi_task_change(task, task_flags, 0);
 695
 696         /* See comment above */
 697         rcu_assign_pointer(task->cgroups, to);
 698
 699         if (task_flags)
 700                 psi_task_change(task, 0, task_flags);
 701
 702         task_rq_unlock(rq, task, &rf);
 703 }
 704 #endif /* CONFIG_CGROUPS */
 705
 706 int psi_show(struct seq_file *m, struct psi_group *group, enum psi_res res)
 707 {
 708         int full;
 709
 710         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
 711                 return -EOPNOTSUPP;
 712
 713         update_stats(group);
 714
 715         for (full = 0; full < 2 - (res == PSI_CPU); full++) {
 716                 unsigned long avg[3];
 717                 u64 total;
 718                 int w;
 719
 720                 for (w = 0; w < 3; w++)
 721                         avg[w] = group->avg[res * 2 + full][w];
 722                 total = div_u64(group->total[res * 2 + full], NSEC_PER_USEC);
 723
 724                 seq_printf(m, "%s avg10=%lu.%02lu avg60=%lu.%02lu avg300=%lu.%02lu total=%llu\n",
 725                            full ? "full" : "some",
 726                            LOAD_INT(avg[0]), LOAD_FRAC(avg[0]),
 727                            LOAD_INT(avg[1]), LOAD_FRAC(avg[1]),
 728                            LOAD_INT(avg[2]), LOAD_FRAC(avg[2]),
 729                            total);
 730         }
 731
 732         return 0;
 733 }
 734
 735 static int psi_io_show(struct seq_file *m, void *v)
 736 {
 737         return psi_show(m, &psi_system, PSI_IO);
 738 }
 739
 740 static int psi_memory_show(struct seq_file *m, void *v)
 741 {
 742         return psi_show(m, &psi_system, PSI_MEM);
 743 }
 744
 745 static int psi_cpu_show(struct seq_file *m, void *v)
 746 {
 747         return psi_show(m, &psi_system, PSI_CPU);
 748 }
 749
 750 static int psi_io_open(struct inode *inode, struct file *file)
 751 {
 752         return single_open(file, psi_io_show, NULL);
 753 }
 754
 755 static int psi_memory_open(struct inode *inode, struct file *file)
 756 {
 757         return single_open(file, psi_memory_show, NULL);
 758 }
 759
 760 static int psi_cpu_open(struct inode *inode, struct file *file)
 761 {
 762         return single_open(file, psi_cpu_show, NULL);
 763 }
 764
 765 static const struct file_operations psi_io_fops = {
 766         .open           = psi_io_open,
 767         .read           = seq_read,
 768         .llseek         = seq_lseek,
 769         .release        = single_release,
 770 };
 771
 772 static const struct file_operations psi_memory_fops = {
 773         .open           = psi_memory_open,
 774         .read           = seq_read,
 775         .llseek         = seq_lseek,
 776         .release        = single_release,
 777 };
 778
 779 static const struct file_operations psi_cpu_fops = {
 780         .open           = psi_cpu_open,
 781         .read           = seq_read,
 782         .llseek         = seq_lseek,
 783         .release        = single_release,
 784 };
 785
 786 static int __init psi_proc_init(void)
 787 {
 788         proc_mkdir("pressure", NULL);
 789         proc_create("pressure/io", 0, NULL, &psi_io_fops);
 790         proc_create("pressure/memory", 0, NULL, &psi_memory_fops);
 791         proc_create("pressure/cpu", 0, NULL, &psi_cpu_fops);
 792         return 0;
 793 }
 794 module_init(psi_proc_init);