include/linux/damon.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 /*
   3  * DAMON api
   4  *
   5  * Author: SeongJae Park <sj@kernel.org>
   6  */
   7
   8 #ifndef _DAMON_H_
   9 #define _DAMON_H_
  10
  11 #include <linux/memcontrol.h>
  12 #include <linux/mutex.h>
  13 #include <linux/time64.h>
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/random.h>
  16
  17 /* Minimal region size.  Every damon_region is aligned by this. */
  18 #define DAMON_MIN_REGION        PAGE_SIZE
  19 /* Max priority score for DAMON-based operation schemes */
  20 #define DAMOS_MAX_SCORE         (99)
  21
  22 /* Get a random number in [l, r) */
  23 static inline unsigned long damon_rand(unsigned long l, unsigned long r)
  24 {
  25         return l + get_random_u32_below(r - l);
  26 }
  27
  28 /**
  29  * struct damon_addr_range - Represents an address region of [@start, @end).
  30  * @start:      Start address of the region (inclusive).
  31  * @end:        End address of the region (exclusive).
  32  */
  33 struct damon_addr_range {
  34         unsigned long start;
  35         unsigned long end;
  36 };
  37
  38 /**
  39  * struct damon_region - Represents a monitoring target region.
  40  * @ar:                 The address range of the region.
  41  * @sampling_addr:      Address of the sample for the next access check.
  42  * @nr_accesses:        Access frequency of this region.
  43  * @nr_accesses_bp:     @nr_accesses in basis point (0.01%) that updated for
  44  *                      each sampling interval.
  45  * @list:               List head for siblings.
  46  * @age:                Age of this region.
  47  *
  48  * @nr_accesses is reset to zero for every &damon_attrs->aggr_interval and be
  49  * increased for every &damon_attrs->sample_interval if an access to the region
  50  * during the last sampling interval is found.  The update of this field should
  51  * not be done with direct access but with the helper function,
  52  * damon_update_region_access_rate().
  53  *
  54  * @nr_accesses_bp is another representation of @nr_accesses in basis point
  55  * (1 in 10,000) that updated for every &damon_attrs->sample_interval in a
  56  * manner similar to moving sum.  By the algorithm, this value becomes
  57  * @nr_accesses * 10000 for every &struct damon_attrs->aggr_interval.  This can
  58  * be used when the aggregation interval is too huge and therefore cannot wait
  59  * for it before getting the access monitoring results.
  60  *
  61  * @age is initially zero, increased for each aggregation interval, and reset
  62  * to zero again if the access frequency is significantly changed.  If two
  63  * regions are merged into a new region, both @nr_accesses and @age of the new
  64  * region are set as region size-weighted average of those of the two regions.
  65  */
  66 struct damon_region {
  67         struct damon_addr_range ar;
  68         unsigned long sampling_addr;
  69         unsigned int nr_accesses;
  70         unsigned int nr_accesses_bp;
  71         struct list_head list;
  72
  73         unsigned int age;
  74 /* private: Internal value for age calculation. */
  75         unsigned int last_nr_accesses;
  76 };
  77
  78 /**
  79  * struct damon_target - Represents a monitoring target.
  80  * @pid:                The PID of the virtual address space to monitor.
  81  * @nr_regions:         Number of monitoring target regions of this target.
  82  * @regions_list:       Head of the monitoring target regions of this target.
  83  * @list:               List head for siblings.
  84  *
  85  * Each monitoring context could have multiple targets.  For example, a context
  86  * for virtual memory address spaces could have multiple target processes.  The
  87  * @pid should be set for appropriate &struct damon_operations including the
  88  * virtual address spaces monitoring operations.
  89  */
  90 struct damon_target {
  91         struct pid *pid;
  92         unsigned int nr_regions;
  93         struct list_head regions_list;
  94         struct list_head list;
  95 };
  96
  97 /**
  98  * enum damos_action - Represents an action of a Data Access Monitoring-based
  99  * Operation Scheme.
 100  *
 101  * @DAMOS_WILLNEED:     Call ``madvise()`` for the region with MADV_WILLNEED.
 102  * @DAMOS_COLD:         Call ``madvise()`` for the region with MADV_COLD.
 103  * @DAMOS_PAGEOUT:      Call ``madvise()`` for the region with MADV_PAGEOUT.
 104  * @DAMOS_HUGEPAGE:     Call ``madvise()`` for the region with MADV_HUGEPAGE.
 105  * @DAMOS_NOHUGEPAGE:   Call ``madvise()`` for the region with MADV_NOHUGEPAGE.
 106  * @DAMOS_LRU_PRIO:     Prioritize the region on its LRU lists.
 107  * @DAMOS_LRU_DEPRIO:   Deprioritize the region on its LRU lists.
 108  * @DAMOS_STAT:         Do nothing but count the stat.
 109  * @NR_DAMOS_ACTIONS:   Total number of DAMOS actions
 110  *
 111  * The support of each action is up to running &struct damon_operations.
 112  * &enum DAMON_OPS_VADDR and &enum DAMON_OPS_FVADDR supports all actions except
 113  * &enum DAMOS_LRU_PRIO and &enum DAMOS_LRU_DEPRIO.  &enum DAMON_OPS_PADDR
 114  * supports only &enum DAMOS_PAGEOUT, &enum DAMOS_LRU_PRIO, &enum
 115  * DAMOS_LRU_DEPRIO, and &DAMOS_STAT.
 116  */
 117 enum damos_action {
 118         DAMOS_WILLNEED,
 119         DAMOS_COLD,
 120         DAMOS_PAGEOUT,
 121         DAMOS_HUGEPAGE,
 122         DAMOS_NOHUGEPAGE,
 123         DAMOS_LRU_PRIO,
 124         DAMOS_LRU_DEPRIO,
 125         DAMOS_STAT,             /* Do nothing but only record the stat */
 126         NR_DAMOS_ACTIONS,
 127 };
 128
 129 /**
 130  * struct damos_quota - Controls the aggressiveness of the given scheme.
 131  * @ms:                 Maximum milliseconds that the scheme can use.
 132  * @sz:                 Maximum bytes of memory that the action can be applied.
 133  * @reset_interval:     Charge reset interval in milliseconds.
 134  *
 135  * @weight_sz:          Weight of the region's size for prioritization.
 136  * @weight_nr_accesses: Weight of the region's nr_accesses for prioritization.
 137  * @weight_age:         Weight of the region's age for prioritization.
 138  *
 139  * @get_score:          Feedback function for self-tuning quota.
 140  * @get_score_arg:      Parameter for @get_score
 141  *
 142  * To avoid consuming too much CPU time or IO resources for applying the
 143  * &struct damos->action to large memory, DAMON allows users to set time and/or
 144  * size quotas.  The quotas can be set by writing non-zero values to &ms and
 145  * &sz, respectively.  If the time quota is set, DAMON tries to use only up to
 146  * &ms milliseconds within &reset_interval for applying the action.  If the
 147  * size quota is set, DAMON tries to apply the action only up to &sz bytes
 148  * within &reset_interval.
 149  *
 150  * Internally, the time quota is transformed to a size quota using estimated
 151  * throughput of the scheme's action.  DAMON then compares it against &sz and
 152  * uses smaller one as the effective quota.
 153  *
 154  * For selecting regions within the quota, DAMON prioritizes current scheme's
 155  * target memory regions using the &struct damon_operations->get_scheme_score.
 156  * You could customize the prioritization logic by setting &weight_sz,
 157  * &weight_nr_accesses, and &weight_age, because monitoring operations are
 158  * encouraged to respect those.
 159  *
 160  * If @get_score function pointer is set, DAMON calls it back with
 161  * @get_score_arg and get the return value of it for every @reset_interval.
 162  * Then, DAMON adjusts the effective quota using the return value as a feedback
 163  * score to the current quota, using its internal feedback loop algorithm.
 164  *
 165  * The feedback loop algorithem assumes the quota input and the feedback score
 166  * output are in a positive proportional relationship, and the goal of the
 167  * tuning is getting the feedback screo value of 10,000.  If @ms and/or @sz are
 168  * set together, those work as a hard limit quota.  If neither @ms nor @sz are
 169  * set, the mechanism starts from the quota of one byte.
 170  */
 171 struct damos_quota {
 172         unsigned long ms;
 173         unsigned long sz;
 174         unsigned long reset_interval;
 175
 176         unsigned int weight_sz;
 177         unsigned int weight_nr_accesses;
 178         unsigned int weight_age;
 179
 180         unsigned long (*get_score)(void *arg);
 181         void *get_score_arg;
 182
 183 /* private: */
 184         /* For throughput estimation */
 185         unsigned long total_charged_sz;
 186         unsigned long total_charged_ns;
 187
 188         unsigned long esz;      /* Effective size quota in bytes */
 189
 190         /* For charging the quota */
 191         unsigned long charged_sz;
 192         unsigned long charged_from;
 193         struct damon_target *charge_target_from;
 194         unsigned long charge_addr_from;
 195
 196         /* For prioritization */
 197         unsigned long histogram[DAMOS_MAX_SCORE + 1];
 198         unsigned int min_score;
 199
 200         /* For feedback loop */
 201         unsigned long esz_bp;
 202 };
 203
 204 /**
 205  * enum damos_wmark_metric - Represents the watermark metric.
 206  *
 207  * @DAMOS_WMARK_NONE:           Ignore the watermarks of the given scheme.
 208  * @DAMOS_WMARK_FREE_MEM_RATE:  Free memory rate of the system in [0,1000].
 209  * @NR_DAMOS_WMARK_METRICS:     Total number of DAMOS watermark metrics
 210  */
 211 enum damos_wmark_metric {
 212         DAMOS_WMARK_NONE,
 213         DAMOS_WMARK_FREE_MEM_RATE,
 214         NR_DAMOS_WMARK_METRICS,
 215 };
 216
 217 /**
 218  * struct damos_watermarks - Controls when a given scheme should be activated.
 219  * @metric:     Metric for the watermarks.
 220  * @interval:   Watermarks check time interval in microseconds.
 221  * @high:       High watermark.
 222  * @mid:        Middle watermark.
 223  * @low:        Low watermark.
 224  *
 225  * If &metric is &DAMOS_WMARK_NONE, the scheme is always active.  Being active
 226  * means DAMON does monitoring and applying the action of the scheme to
 227  * appropriate memory regions.  Else, DAMON checks &metric of the system for at
 228  * least every &interval microseconds and works as below.
 229  *
 230  * If &metric is higher than &high, the scheme is inactivated.  If &metric is
 231  * between &mid and &low, the scheme is activated.  If &metric is lower than
 232  * &low, the scheme is inactivated.
 233  */
 234 struct damos_watermarks {
 235         enum damos_wmark_metric metric;
 236         unsigned long interval;
 237         unsigned long high;
 238         unsigned long mid;
 239         unsigned long low;
 240
 241 /* private: */
 242         bool activated;
 243 };
 244
 245 /**
 246  * struct damos_stat - Statistics on a given scheme.
 247  * @nr_tried:   Total number of regions that the scheme is tried to be applied.
 248  * @sz_tried:   Total size of regions that the scheme is tried to be applied.
 249  * @nr_applied: Total number of regions that the scheme is applied.
 250  * @sz_applied: Total size of regions that the scheme is applied.
 251  * @qt_exceeds: Total number of times the quota of the scheme has exceeded.
 252  */
 253 struct damos_stat {
 254         unsigned long nr_tried;
 255         unsigned long sz_tried;
 256         unsigned long nr_applied;
 257         unsigned long sz_applied;
 258         unsigned long qt_exceeds;
 259 };
 260
 261 /**
 262  * enum damos_filter_type - Type of memory for &struct damos_filter
 263  * @DAMOS_FILTER_TYPE_ANON:     Anonymous pages.
 264  * @DAMOS_FILTER_TYPE_MEMCG:    Specific memcg's pages.
 265  * @DAMOS_FILTER_TYPE_ADDR:     Address range.
 266  * @DAMOS_FILTER_TYPE_TARGET:   Data Access Monitoring target.
 267  * @NR_DAMOS_FILTER_TYPES:      Number of filter types.
 268  *
 269  * The anon pages type and memcg type filters are handled by underlying
 270  * &struct damon_operations as a part of scheme action trying, and therefore
 271  * accounted as 'tried'.  In contrast, other types are handled by core layer
 272  * before trying of the action and therefore not accounted as 'tried'.
 273  *
 274  * The support of the filters that handled by &struct damon_operations depend
 275  * on the running &struct damon_operations.
 276  * &enum DAMON_OPS_PADDR supports both anon pages type and memcg type filters,
 277  * while &enum DAMON_OPS_VADDR and &enum DAMON_OPS_FVADDR don't support any of
 278  * the two types.
 279  */
 280 enum damos_filter_type {
 281         DAMOS_FILTER_TYPE_ANON,
 282         DAMOS_FILTER_TYPE_MEMCG,
 283         DAMOS_FILTER_TYPE_ADDR,
 284         DAMOS_FILTER_TYPE_TARGET,
 285         NR_DAMOS_FILTER_TYPES,
 286 };
 287
 288 /**
 289  * struct damos_filter - DAMOS action target memory filter.
 290  * @type:       Type of the page.
 291  * @matching:   If the matching page should filtered out or in.
 292  * @memcg_id:   Memcg id of the question if @type is DAMOS_FILTER_MEMCG.
 293  * @addr_range: Address range if @type is DAMOS_FILTER_TYPE_ADDR.
 294  * @target_idx: Index of the &struct damon_target of
 295  *              &damon_ctx->adaptive_targets if @type is
 296  *              DAMOS_FILTER_TYPE_TARGET.
 297  * @list:       List head for siblings.
 298  *
 299  * Before applying the &damos->action to a memory region, DAMOS checks if each
 300  * page of the region matches to this and avoid applying the action if so.
 301  * Support of each filter type depends on the running &struct damon_operations
 302  * and the type.  Refer to &enum damos_filter_type for more detai.
 303  */
 304 struct damos_filter {
 305         enum damos_filter_type type;
 306         bool matching;
 307         union {
 308                 unsigned short memcg_id;
 309                 struct damon_addr_range addr_range;
 310                 int target_idx;
 311         };
 312         struct list_head list;
 313 };
 314
 315 /**
 316  * struct damos_access_pattern - Target access pattern of the given scheme.
 317  * @min_sz_region:      Minimum size of target regions.
 318  * @max_sz_region:      Maximum size of target regions.
 319  * @min_nr_accesses:    Minimum ``->nr_accesses`` of target regions.
 320  * @max_nr_accesses:    Maximum ``->nr_accesses`` of target regions.
 321  * @min_age_region:     Minimum age of target regions.
 322  * @max_age_region:     Maximum age of target regions.
 323  */
 324 struct damos_access_pattern {
 325         unsigned long min_sz_region;
 326         unsigned long max_sz_region;
 327         unsigned int min_nr_accesses;
 328         unsigned int max_nr_accesses;
 329         unsigned int min_age_region;
 330         unsigned int max_age_region;
 331 };
 332
 333 /**
 334  * struct damos - Represents a Data Access Monitoring-based Operation Scheme.
 335  * @pattern:            Access pattern of target regions.
 336  * @action:             &damo_action to be applied to the target regions.
 337  * @apply_interval_us:  The time between applying the @action.
 338  * @quota:              Control the aggressiveness of this scheme.
 339  * @wmarks:             Watermarks for automated (in)activation of this scheme.
 340  * @filters:            Additional set of &struct damos_filter for &action.
 341  * @stat:               Statistics of this scheme.
 342  * @list:               List head for siblings.
 343  *
 344  * For each @apply_interval_us, DAMON finds regions which fit in the
 345  * &pattern and applies &action to those. To avoid consuming too much
 346  * CPU time or IO resources for the &action, &quota is used.
 347  *
 348  * If @apply_interval_us is zero, &damon_attrs->aggr_interval is used instead.
 349  *
 350  * To do the work only when needed, schemes can be activated for specific
 351  * system situations using &wmarks.  If all schemes that registered to the
 352  * monitoring context are inactive, DAMON stops monitoring either, and just
 353  * repeatedly checks the watermarks.
 354  *
 355  * Before applying the &action to a memory region, &struct damon_operations
 356  * implementation could check pages of the region and skip &action to respect
 357  * &filters
 358  *
 359  * After applying the &action to each region, &stat_count and &stat_sz is
 360  * updated to reflect the number of regions and total size of regions that the
 361  * &action is applied.
 362  */
 363 struct damos {
 364         struct damos_access_pattern pattern;
 365         enum damos_action action;
 366         unsigned long apply_interval_us;
 367 /* private: internal use only */
 368         /*
 369          * number of sample intervals that should be passed before applying
 370          * @action
 371          */
 372         unsigned long next_apply_sis;
 373 /* public: */
 374         struct damos_quota quota;
 375         struct damos_watermarks wmarks;
 376         struct list_head filters;
 377         struct damos_stat stat;
 378         struct list_head list;
 379 };
 380
 381 /**
 382  * enum damon_ops_id - Identifier for each monitoring operations implementation
 383  *
 384  * @DAMON_OPS_VADDR:    Monitoring operations for virtual address spaces
 385  * @DAMON_OPS_FVADDR:   Monitoring operations for only fixed ranges of virtual
 386  *                      address spaces
 387  * @DAMON_OPS_PADDR:    Monitoring operations for the physical address space
 388  * @NR_DAMON_OPS:       Number of monitoring operations implementations
 389  */
 390 enum damon_ops_id {
 391         DAMON_OPS_VADDR,
 392         DAMON_OPS_FVADDR,
 393         DAMON_OPS_PADDR,
 394         NR_DAMON_OPS,
 395 };
 396
 397 struct damon_ctx;
 398
 399 /**
 400  * struct damon_operations - Monitoring operations for given use cases.
 401  *
 402  * @id:                         Identifier of this operations set.
 403  * @init:                       Initialize operations-related data structures.
 404  * @update:                     Update operations-related data structures.
 405  * @prepare_access_checks:      Prepare next access check of target regions.
 406  * @check_accesses:             Check the accesses to target regions.
 407  * @reset_aggregated:           Reset aggregated accesses monitoring results.
 408  * @get_scheme_score:           Get the score of a region for a scheme.
 409  * @apply_scheme:               Apply a DAMON-based operation scheme.
 410  * @target_valid:               Determine if the target is valid.
 411  * @cleanup:                    Clean up the context.
 412  *
 413  * DAMON can be extended for various address spaces and usages.  For this,
 414  * users should register the low level operations for their target address
 415  * space and usecase via the &damon_ctx.ops.  Then, the monitoring thread
 416  * (&damon_ctx.kdamond) calls @init and @prepare_access_checks before starting
 417  * the monitoring, @update after each &damon_attrs.ops_update_interval, and
 418  * @check_accesses, @target_valid and @prepare_access_checks after each
 419  * &damon_attrs.sample_interval.  Finally, @reset_aggregated is called after
 420  * each &damon_attrs.aggr_interval.
 421  *
 422  * Each &struct damon_operations instance having valid @id can be registered
 423  * via damon_register_ops() and selected by damon_select_ops() later.
 424  * @init should initialize operations-related data structures.  For example,
 425  * this could be used to construct proper monitoring target regions and link
 426  * those to @damon_ctx.adaptive_targets.
 427  * @update should update the operations-related data structures.  For example,
 428  * this could be used to update monitoring target regions for current status.
 429  * @prepare_access_checks should manipulate the monitoring regions to be
 430  * prepared for the next access check.
 431  * @check_accesses should check the accesses to each region that made after the
 432  * last preparation and update the number of observed accesses of each region.
 433  * It should also return max number of observed accesses that made as a result
 434  * of its update.  The value will be used for regions adjustment threshold.
 435  * @reset_aggregated should reset the access monitoring results that aggregated
 436  * by @check_accesses.
 437  * @get_scheme_score should return the priority score of a region for a scheme
 438  * as an integer in [0, &DAMOS_MAX_SCORE].
 439  * @apply_scheme is called from @kdamond when a region for user provided
 440  * DAMON-based operation scheme is found.  It should apply the scheme's action
 441  * to the region and return bytes of the region that the action is successfully
 442  * applied.
 443  * @target_valid should check whether the target is still valid for the
 444  * monitoring.
 445  * @cleanup is called from @kdamond just before its termination.
 446  */
 447 struct damon_operations {
 448         enum damon_ops_id id;
 449         void (*init)(struct damon_ctx *context);
 450         void (*update)(struct damon_ctx *context);
 451         void (*prepare_access_checks)(struct damon_ctx *context);
 452         unsigned int (*check_accesses)(struct damon_ctx *context);
 453         void (*reset_aggregated)(struct damon_ctx *context);
 454         int (*get_scheme_score)(struct damon_ctx *context,
 455                         struct damon_target *t, struct damon_region *r,
 456                         struct damos *scheme);
 457         unsigned long (*apply_scheme)(struct damon_ctx *context,
 458                         struct damon_target *t, struct damon_region *r,
 459                         struct damos *scheme);
 460         bool (*target_valid)(struct damon_target *t);
 461         void (*cleanup)(struct damon_ctx *context);
 462 };
 463
 464 /**
 465  * struct damon_callback - Monitoring events notification callbacks.
 466  *
 467  * @before_start:       Called before starting the monitoring.
 468  * @after_wmarks_check: Called after each schemes' watermarks check.
 469  * @after_sampling:     Called after each sampling.
 470  * @after_aggregation:  Called after each aggregation.
 471  * @before_damos_apply: Called before applying DAMOS action.
 472  * @before_terminate:   Called before terminating the monitoring.
 473  * @private:            User private data.
 474  *
 475  * The monitoring thread (&damon_ctx.kdamond) calls @before_start and
 476  * @before_terminate just before starting and finishing the monitoring,
 477  * respectively.  Therefore, those are good places for installing and cleaning
 478  * @private.
 479  *
 480  * The monitoring thread calls @after_wmarks_check after each DAMON-based
 481  * operation schemes' watermarks check.  If users need to make changes to the
 482  * attributes of the monitoring context while it's deactivated due to the
 483  * watermarks, this is the good place to do.
 484  *
 485  * The monitoring thread calls @after_sampling and @after_aggregation for each
 486  * of the sampling intervals and aggregation intervals, respectively.
 487  * Therefore, users can safely access the monitoring results without additional
 488  * protection.  For the reason, users are recommended to use these callback for
 489  * the accesses to the results.
 490  *
 491  * If any callback returns non-zero, monitoring stops.
 492  */
 493 struct damon_callback {
 494         void *private;
 495
 496         int (*before_start)(struct damon_ctx *context);
 497         int (*after_wmarks_check)(struct damon_ctx *context);
 498         int (*after_sampling)(struct damon_ctx *context);
 499         int (*after_aggregation)(struct damon_ctx *context);
 500         int (*before_damos_apply)(struct damon_ctx *context,
 501                         struct damon_target *target,
 502                         struct damon_region *region,
 503                         struct damos *scheme);
 504         void (*before_terminate)(struct damon_ctx *context);
 505 };
 506
 507 /**
 508  * struct damon_attrs - Monitoring attributes for accuracy/overhead control.
 509  *
 510  * @sample_interval:            The time between access samplings.
 511  * @aggr_interval:              The time between monitor results aggregations.
 512  * @ops_update_interval:        The time between monitoring operations updates.
 513  * @min_nr_regions:             The minimum number of adaptive monitoring
 514  *                              regions.
 515  * @max_nr_regions:             The maximum number of adaptive monitoring
 516  *                              regions.
 517  *
 518  * For each @sample_interval, DAMON checks whether each region is accessed or
 519  * not during the last @sample_interval.  If such access is found, DAMON
 520  * aggregates the information by increasing &damon_region->nr_accesses for
 521  * @aggr_interval time.  For each @aggr_interval, the count is reset.  DAMON
 522  * also checks whether the target memory regions need update (e.g., by
 523  * ``mmap()`` calls from the application, in case of virtual memory monitoring)
 524  * and applies the changes for each @ops_update_interval.  All time intervals
 525  * are in micro-seconds.  Please refer to &struct damon_operations and &struct
 526  * damon_callback for more detail.
 527  */
 528 struct damon_attrs {
 529         unsigned long sample_interval;
 530         unsigned long aggr_interval;
 531         unsigned long ops_update_interval;
 532         unsigned long min_nr_regions;
 533         unsigned long max_nr_regions;
 534 };
 535
 536 /**
 537  * struct damon_ctx - Represents a context for each monitoring.  This is the
 538  * main interface that allows users to set the attributes and get the results
 539  * of the monitoring.
 540  *
 541  * @attrs:              Monitoring attributes for accuracy/overhead control.
 542  * @kdamond:            Kernel thread who does the monitoring.
 543  * @kdamond_lock:       Mutex for the synchronizations with @kdamond.
 544  *
 545  * For each monitoring context, one kernel thread for the monitoring is
 546  * created.  The pointer to the thread is stored in @kdamond.
 547  *
 548  * Once started, the monitoring thread runs until explicitly required to be
 549  * terminated or every monitoring target is invalid.  The validity of the
 550  * targets is checked via the &damon_operations.target_valid of @ops.  The
 551  * termination can also be explicitly requested by calling damon_stop().
 552  * The thread sets @kdamond to NULL when it terminates. Therefore, users can
 553  * know whether the monitoring is ongoing or terminated by reading @kdamond.
 554  * Reads and writes to @kdamond from outside of the monitoring thread must
 555  * be protected by @kdamond_lock.
 556  *
 557  * Note that the monitoring thread protects only @kdamond via @kdamond_lock.
 558  * Accesses to other fields must be protected by themselves.
 559  *
 560  * @ops:        Set of monitoring operations for given use cases.
 561  * @callback:   Set of callbacks for monitoring events notifications.
 562  *
 563  * @adaptive_targets:   Head of monitoring targets (&damon_target) list.
 564  * @schemes:            Head of schemes (&damos) list.
 565  */
 566 struct damon_ctx {
 567         struct damon_attrs attrs;
 568
 569 /* private: internal use only */
 570         /* number of sample intervals that passed since this context started */
 571         unsigned long passed_sample_intervals;
 572         /*
 573          * number of sample intervals that should be passed before next
 574          * aggregation
 575          */
 576         unsigned long next_aggregation_sis;
 577         /*
 578          * number of sample intervals that should be passed before next ops
 579          * update
 580          */
 581         unsigned long next_ops_update_sis;
 582         /* for waiting until the execution of the kdamond_fn is started */
 583         struct completion kdamond_started;
 584
 585 /* public: */
 586         struct task_struct *kdamond;
 587         struct mutex kdamond_lock;
 588
 589         struct damon_operations ops;
 590         struct damon_callback callback;
 591
 592         struct list_head adaptive_targets;
 593         struct list_head schemes;
 594 };
 595
 596 static inline struct damon_region *damon_next_region(struct damon_region *r)
 597 {
 598         return container_of(r->list.next, struct damon_region, list);
 599 }
 600
 601 static inline struct damon_region *damon_prev_region(struct damon_region *r)
 602 {
 603         return container_of(r->list.prev, struct damon_region, list);
 604 }
 605
 606 static inline struct damon_region *damon_last_region(struct damon_target *t)
 607 {
 608         return list_last_entry(&t->regions_list, struct damon_region, list);
 609 }
 610
 611 static inline struct damon_region *damon_first_region(struct damon_target *t)
 612 {
 613         return list_first_entry(&t->regions_list, struct damon_region, list);
 614 }
 615
 616 static inline unsigned long damon_sz_region(struct damon_region *r)
 617 {
 618         return r->ar.end - r->ar.start;
 619 }
 620
 621
 622 #define damon_for_each_region(r, t) \
 623         list_for_each_entry(r, &t->regions_list, list)
 624
 625 #define damon_for_each_region_from(r, t) \
 626         list_for_each_entry_from(r, &t->regions_list, list)
 627
 628 #define damon_for_each_region_safe(r, next, t) \
 629         list_for_each_entry_safe(r, next, &t->regions_list, list)
 630
 631 #define damon_for_each_target(t, ctx) \
 632         list_for_each_entry(t, &(ctx)->adaptive_targets, list)
 633
 634 #define damon_for_each_target_safe(t, next, ctx)        \
 635         list_for_each_entry_safe(t, next, &(ctx)->adaptive_targets, list)
 636
 637 #define damon_for_each_scheme(s, ctx) \
 638         list_for_each_entry(s, &(ctx)->schemes, list)
 639
 640 #define damon_for_each_scheme_safe(s, next, ctx) \
 641         list_for_each_entry_safe(s, next, &(ctx)->schemes, list)
 642
 643 #define damos_for_each_filter(f, scheme) \
 644         list_for_each_entry(f, &(scheme)->filters, list)
 645
 646 #define damos_for_each_filter_safe(f, next, scheme) \
 647         list_for_each_entry_safe(f, next, &(scheme)->filters, list)
 648
 649 #ifdef CONFIG_DAMON
 650
 651 struct damon_region *damon_new_region(unsigned long start, unsigned long end);
 652
 653 /*
 654  * Add a region between two other regions
 655  */
 656 static inline void damon_insert_region(struct damon_region *r,
 657                 struct damon_region *prev, struct damon_region *next,
 658                 struct damon_target *t)
 659 {
 660         __list_add(&r->list, &prev->list, &next->list);
 661         t->nr_regions++;
 662 }
 663
 664 void damon_add_region(struct damon_region *r, struct damon_target *t);
 665 void damon_destroy_region(struct damon_region *r, struct damon_target *t);
 666 int damon_set_regions(struct damon_target *t, struct damon_addr_range *ranges,
 667                 unsigned int nr_ranges);
 668 void damon_update_region_access_rate(struct damon_region *r, bool accessed,
 669                 struct damon_attrs *attrs);
 670
 671 struct damos_filter *damos_new_filter(enum damos_filter_type type,
 672                 bool matching);
 673 void damos_add_filter(struct damos *s, struct damos_filter *f);
 674 void damos_destroy_filter(struct damos_filter *f);
 675
 676 struct damos *damon_new_scheme(struct damos_access_pattern *pattern,
 677                         enum damos_action action,
 678                         unsigned long apply_interval_us,
 679                         struct damos_quota *quota,
 680                         struct damos_watermarks *wmarks);
 681 void damon_add_scheme(struct damon_ctx *ctx, struct damos *s);
 682 void damon_destroy_scheme(struct damos *s);
 683
 684 struct damon_target *damon_new_target(void);
 685 void damon_add_target(struct damon_ctx *ctx, struct damon_target *t);
 686 bool damon_targets_empty(struct damon_ctx *ctx);
 687 void damon_free_target(struct damon_target *t);
 688 void damon_destroy_target(struct damon_target *t);
 689 unsigned int damon_nr_regions(struct damon_target *t);
 690
 691 struct damon_ctx *damon_new_ctx(void);
 692 void damon_destroy_ctx(struct damon_ctx *ctx);
 693 int damon_set_attrs(struct damon_ctx *ctx, struct damon_attrs *attrs);
 694 void damon_set_schemes(struct damon_ctx *ctx,
 695                         struct damos **schemes, ssize_t nr_schemes);
 696 int damon_nr_running_ctxs(void);
 697 bool damon_is_registered_ops(enum damon_ops_id id);
 698 int damon_register_ops(struct damon_operations *ops);
 699 int damon_select_ops(struct damon_ctx *ctx, enum damon_ops_id id);
 700
 701 static inline bool damon_target_has_pid(const struct damon_ctx *ctx)
 702 {
 703         return ctx->ops.id == DAMON_OPS_VADDR || ctx->ops.id == DAMON_OPS_FVADDR;
 704 }
 705
 706 static inline unsigned int damon_max_nr_accesses(const struct damon_attrs *attrs)
 707 {
 708         /* {aggr,sample}_interval are unsigned long, hence could overflow */
 709         return min(attrs->aggr_interval / attrs->sample_interval,
 710                         (unsigned long)UINT_MAX);
 711 }
 712
 713
 714 int damon_start(struct damon_ctx **ctxs, int nr_ctxs, bool exclusive);
 715 int damon_stop(struct damon_ctx **ctxs, int nr_ctxs);
 716
 717 int damon_set_region_biggest_system_ram_default(struct damon_target *t,
 718                                 unsigned long *start, unsigned long *end);
 719
 720 #endif  /* CONFIG_DAMON */
 721
 722 #endif  /* _DAMON_H */