Merge tag 'sched-psi-2022-10-14' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-block.git] / kernel / sched / psi.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Pressure stall information for CPU, memory and IO
4  *
5  * Copyright (c) 2018 Facebook, Inc.
6  * Author: Johannes Weiner <hannes@cmpxchg.org>
7  *
8  * Polling support by Suren Baghdasaryan <surenb@google.com>
9  * Copyright (c) 2018 Google, Inc.
10  *
11  * When CPU, memory and IO are contended, tasks experience delays that
12  * reduce throughput and introduce latencies into the workload. Memory
13  * and IO contention, in addition, can cause a full loss of forward
14  * progress in which the CPU goes idle.
15  *
16  * This code aggregates individual task delays into resource pressure
17  * metrics that indicate problems with both workload health and
18  * resource utilization.
19  *
20  *                      Model
21  *
22  * The time in which a task can execute on a CPU is our baseline for
23  * productivity. Pressure expresses the amount of time in which this
24  * potential cannot be realized due to resource contention.
25  *
26  * This concept of productivity has two components: the workload and
27  * the CPU. To measure the impact of pressure on both, we define two
28  * contention states for a resource: SOME and FULL.
29  *
30  * In the SOME state of a given resource, one or more tasks are
31  * delayed on that resource. This affects the workload's ability to
32  * perform work, but the CPU may still be executing other tasks.
33  *
34  * In the FULL state of a given resource, all non-idle tasks are
35  * delayed on that resource such that nobody is advancing and the CPU
36  * goes idle. This leaves both workload and CPU unproductive.
37  *
38  *      SOME = nr_delayed_tasks != 0
39  *      FULL = nr_delayed_tasks != 0 && nr_productive_tasks == 0
40  *
41  * What it means for a task to be productive is defined differently
42  * for each resource. For IO, productive means a running task. For
43  * memory, productive means a running task that isn't a reclaimer. For
44  * CPU, productive means an oncpu task.
45  *
46  * Naturally, the FULL state doesn't exist for the CPU resource at the
47  * system level, but exist at the cgroup level. At the cgroup level,
48  * FULL means all non-idle tasks in the cgroup are delayed on the CPU
49  * resource which is being used by others outside of the cgroup or
50  * throttled by the cgroup cpu.max configuration.
51  *
52  * The percentage of wallclock time spent in those compound stall
53  * states gives pressure numbers between 0 and 100 for each resource,
54  * where the SOME percentage indicates workload slowdowns and the FULL
55  * percentage indicates reduced CPU utilization:
56  *
57  *      %SOME = time(SOME) / period
58  *      %FULL = time(FULL) / period
59  *
60  *                      Multiple CPUs
61  *
62  * The more tasks and available CPUs there are, the more work can be
63  * performed concurrently. This means that the potential that can go
64  * unrealized due to resource contention *also* scales with non-idle
65  * tasks and CPUs.
66  *
67  * Consider a scenario where 257 number crunching tasks are trying to
68  * run concurrently on 256 CPUs. If we simply aggregated the task
69  * states, we would have to conclude a CPU SOME pressure number of
70  * 100%, since *somebody* is waiting on a runqueue at all
71  * times. However, that is clearly not the amount of contention the
72  * workload is experiencing: only one out of 256 possible execution
73  * threads will be contended at any given time, or about 0.4%.
74  *
75  * Conversely, consider a scenario of 4 tasks and 4 CPUs where at any
76  * given time *one* of the tasks is delayed due to a lack of memory.
77  * Again, looking purely at the task state would yield a memory FULL
78  * pressure number of 0%, since *somebody* is always making forward
79  * progress. But again this wouldn't capture the amount of execution
80  * potential lost, which is 1 out of 4 CPUs, or 25%.
81  *
82  * To calculate wasted potential (pressure) with multiple processors,
83  * we have to base our calculation on the number of non-idle tasks in
84  * conjunction with the number of available CPUs, which is the number
85  * of potential execution threads. SOME becomes then the proportion of
86  * delayed tasks to possible threads, and FULL is the share of possible
87  * threads that are unproductive due to delays:
88  *
89  *      threads = min(nr_nonidle_tasks, nr_cpus)
90  *         SOME = min(nr_delayed_tasks / threads, 1)
91  *         FULL = (threads - min(nr_productive_tasks, threads)) / threads
92  *
93  * For the 257 number crunchers on 256 CPUs, this yields:
94  *
95  *      threads = min(257, 256)
96  *         SOME = min(1 / 256, 1)             = 0.4%
97  *         FULL = (256 - min(256, 256)) / 256 = 0%
98  *
99  * For the 1 out of 4 memory-delayed tasks, this yields:
100  *
101  *      threads = min(4, 4)
102  *         SOME = min(1 / 4, 1)               = 25%
103  *         FULL = (4 - min(3, 4)) / 4         = 25%
104  *
105  * [ Substitute nr_cpus with 1, and you can see that it's a natural
106  *   extension of the single-CPU model. ]
107  *
108  *                      Implementation
109  *
110  * To assess the precise time spent in each such state, we would have
111  * to freeze the system on task changes and start/stop the state
112  * clocks accordingly. Obviously that doesn't scale in practice.
113  *
114  * Because the scheduler aims to distribute the compute load evenly
115  * among the available CPUs, we can track task state locally to each
116  * CPU and, at much lower frequency, extrapolate the global state for
117  * the cumulative stall times and the running averages.
118  *
119  * For each runqueue, we track:
120  *
121  *         tSOME[cpu] = time(nr_delayed_tasks[cpu] != 0)
122  *         tFULL[cpu] = time(nr_delayed_tasks[cpu] && !nr_productive_tasks[cpu])
123  *      tNONIDLE[cpu] = time(nr_nonidle_tasks[cpu] != 0)
124  *
125  * and then periodically aggregate:
126  *
127  *      tNONIDLE = sum(tNONIDLE[i])
128  *
129  *         tSOME = sum(tSOME[i] * tNONIDLE[i]) / tNONIDLE
130  *         tFULL = sum(tFULL[i] * tNONIDLE[i]) / tNONIDLE
131  *
132  *         %SOME = tSOME / period
133  *         %FULL = tFULL / period
134  *
135  * This gives us an approximation of pressure that is practical
136  * cost-wise, yet way more sensitive and accurate than periodic
137  * sampling of the aggregate task states would be.
138  */
139
140 static int psi_bug __read_mostly;
141
142 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(psi_disabled);
143 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(psi_cgroups_enabled);
144
145 #ifdef CONFIG_PSI_DEFAULT_DISABLED
146 static bool psi_enable;
147 #else
148 static bool psi_enable = true;
149 #endif
150 static int __init setup_psi(char *str)
151 {
152         return kstrtobool(str, &psi_enable) == 0;
153 }
154 __setup("psi=", setup_psi);
155
156 /* Running averages - we need to be higher-res than loadavg */
157 #define PSI_FREQ        (2*HZ+1)        /* 2 sec intervals */
158 #define EXP_10s         1677            /* 1/exp(2s/10s) as fixed-point */
159 #define EXP_60s         1981            /* 1/exp(2s/60s) */
160 #define EXP_300s        2034            /* 1/exp(2s/300s) */
161
162 /* PSI trigger definitions */
163 #define WINDOW_MIN_US 500000    /* Min window size is 500ms */
164 #define WINDOW_MAX_US 10000000  /* Max window size is 10s */
165 #define UPDATES_PER_WINDOW 10   /* 10 updates per window */
166
167 /* Sampling frequency in nanoseconds */
168 static u64 psi_period __read_mostly;
169
170 /* System-level pressure and stall tracking */
171 static DEFINE_PER_CPU(struct psi_group_cpu, system_group_pcpu);
172 struct psi_group psi_system = {
173         .pcpu = &system_group_pcpu,
174 };
175
176 static void psi_avgs_work(struct work_struct *work);
177
178 static void poll_timer_fn(struct timer_list *t);
179
180 static void group_init(struct psi_group *group)
181 {
182         int cpu;
183
184         group->enabled = true;
185         for_each_possible_cpu(cpu)
186                 seqcount_init(&per_cpu_ptr(group->pcpu, cpu)->seq);
187         group->avg_last_update = sched_clock();
188         group->avg_next_update = group->avg_last_update + psi_period;
189         INIT_DELAYED_WORK(&group->avgs_work, psi_avgs_work);
190         mutex_init(&group->avgs_lock);
191         /* Init trigger-related members */
192         mutex_init(&group->trigger_lock);
193         INIT_LIST_HEAD(&group->triggers);
194         group->poll_min_period = U32_MAX;
195         group->polling_next_update = ULLONG_MAX;
196         init_waitqueue_head(&group->poll_wait);
197         timer_setup(&group->poll_timer, poll_timer_fn, 0);
198         rcu_assign_pointer(group->poll_task, NULL);
199 }
200
201 void __init psi_init(void)
202 {
203         if (!psi_enable) {
204                 static_branch_enable(&psi_disabled);
205                 static_branch_disable(&psi_cgroups_enabled);
206                 return;
207         }
208
209         if (!cgroup_psi_enabled())
210                 static_branch_disable(&psi_cgroups_enabled);
211
212         psi_period = jiffies_to_nsecs(PSI_FREQ);
213         group_init(&psi_system);
214 }
215
216 static bool test_state(unsigned int *tasks, enum psi_states state, bool oncpu)
217 {
218         switch (state) {
219         case PSI_IO_SOME:
220                 return unlikely(tasks[NR_IOWAIT]);
221         case PSI_IO_FULL:
222                 return unlikely(tasks[NR_IOWAIT] && !tasks[NR_RUNNING]);
223         case PSI_MEM_SOME:
224                 return unlikely(tasks[NR_MEMSTALL]);
225         case PSI_MEM_FULL:
226                 return unlikely(tasks[NR_MEMSTALL] &&
227                         tasks[NR_RUNNING] == tasks[NR_MEMSTALL_RUNNING]);
228         case PSI_CPU_SOME:
229                 return unlikely(tasks[NR_RUNNING] > oncpu);
230         case PSI_CPU_FULL:
231                 return unlikely(tasks[NR_RUNNING] && !oncpu);
232         case PSI_NONIDLE:
233                 return tasks[NR_IOWAIT] || tasks[NR_MEMSTALL] ||
234                         tasks[NR_RUNNING];
235         default:
236                 return false;
237         }
238 }
239
240 static void get_recent_times(struct psi_group *group, int cpu,
241                              enum psi_aggregators aggregator, u32 *times,
242                              u32 *pchanged_states)
243 {
244         struct psi_group_cpu *groupc = per_cpu_ptr(group->pcpu, cpu);
245         u64 now, state_start;
246         enum psi_states s;
247         unsigned int seq;
248         u32 state_mask;
249
250         *pchanged_states = 0;
251
252         /* Snapshot a coherent view of the CPU state */
253         do {
254                 seq = read_seqcount_begin(&groupc->seq);
255                 now = cpu_clock(cpu);
256                 memcpy(times, groupc->times, sizeof(groupc->times));
257                 state_mask = groupc->state_mask;
258                 state_start = groupc->state_start;
259         } while (read_seqcount_retry(&groupc->seq, seq));
260
261         /* Calculate state time deltas against the previous snapshot */
262         for (s = 0; s < NR_PSI_STATES; s++) {
263                 u32 delta;
264                 /*
265                  * In addition to already concluded states, we also
266                  * incorporate currently active states on the CPU,
267                  * since states may last for many sampling periods.
268                  *
269                  * This way we keep our delta sampling buckets small
270                  * (u32) and our reported pressure close to what's
271                  * actually happening.
272                  */
273                 if (state_mask & (1 << s))
274                         times[s] += now - state_start;
275
276                 delta = times[s] - groupc->times_prev[aggregator][s];
277                 groupc->times_prev[aggregator][s] = times[s];
278
279                 times[s] = delta;
280                 if (delta)
281                         *pchanged_states |= (1 << s);
282         }
283 }
284
285 static void calc_avgs(unsigned long avg[3], int missed_periods,
286                       u64 time, u64 period)
287 {
288         unsigned long pct;
289
290         /* Fill in zeroes for periods of no activity */
291         if (missed_periods) {
292                 avg[0] = calc_load_n(avg[0], EXP_10s, 0, missed_periods);
293                 avg[1] = calc_load_n(avg[1], EXP_60s, 0, missed_periods);
294                 avg[2] = calc_load_n(avg[2], EXP_300s, 0, missed_periods);
295         }
296
297         /* Sample the most recent active period */
298         pct = div_u64(time * 100, period);
299         pct *= FIXED_1;
300         avg[0] = calc_load(avg[0], EXP_10s, pct);
301         avg[1] = calc_load(avg[1], EXP_60s, pct);
302         avg[2] = calc_load(avg[2], EXP_300s, pct);
303 }
304
305 static void collect_percpu_times(struct psi_group *group,
306                                  enum psi_aggregators aggregator,
307                                  u32 *pchanged_states)
308 {
309         u64 deltas[NR_PSI_STATES - 1] = { 0, };
310         unsigned long nonidle_total = 0;
311         u32 changed_states = 0;
312         int cpu;
313         int s;
314
315         /*
316          * Collect the per-cpu time buckets and average them into a
317          * single time sample that is normalized to wallclock time.
318          *
319          * For averaging, each CPU is weighted by its non-idle time in
320          * the sampling period. This eliminates artifacts from uneven
321          * loading, or even entirely idle CPUs.
322          */
323         for_each_possible_cpu(cpu) {
324                 u32 times[NR_PSI_STATES];
325                 u32 nonidle;
326                 u32 cpu_changed_states;
327
328                 get_recent_times(group, cpu, aggregator, times,
329                                 &cpu_changed_states);
330                 changed_states |= cpu_changed_states;
331
332                 nonidle = nsecs_to_jiffies(times[PSI_NONIDLE]);
333                 nonidle_total += nonidle;
334
335                 for (s = 0; s < PSI_NONIDLE; s++)
336                         deltas[s] += (u64)times[s] * nonidle;
337         }
338
339         /*
340          * Integrate the sample into the running statistics that are
341          * reported to userspace: the cumulative stall times and the
342          * decaying averages.
343          *
344          * Pressure percentages are sampled at PSI_FREQ. We might be
345          * called more often when the user polls more frequently than
346          * that; we might be called less often when there is no task
347          * activity, thus no data, and clock ticks are sporadic. The
348          * below handles both.
349          */
350
351         /* total= */
352         for (s = 0; s < NR_PSI_STATES - 1; s++)
353                 group->total[aggregator][s] +=
354                                 div_u64(deltas[s], max(nonidle_total, 1UL));
355
356         if (pchanged_states)
357                 *pchanged_states = changed_states;
358 }
359
360 static u64 update_averages(struct psi_group *group, u64 now)
361 {
362         unsigned long missed_periods = 0;
363         u64 expires, period;
364         u64 avg_next_update;
365         int s;
366
367         /* avgX= */
368         expires = group->avg_next_update;
369         if (now - expires >= psi_period)
370                 missed_periods = div_u64(now - expires, psi_period);
371
372         /*
373          * The periodic clock tick can get delayed for various
374          * reasons, especially on loaded systems. To avoid clock
375          * drift, we schedule the clock in fixed psi_period intervals.
376          * But the deltas we sample out of the per-cpu buckets above
377          * are based on the actual time elapsing between clock ticks.
378          */
379         avg_next_update = expires + ((1 + missed_periods) * psi_period);
380         period = now - (group->avg_last_update + (missed_periods * psi_period));
381         group->avg_last_update = now;
382
383         for (s = 0; s < NR_PSI_STATES - 1; s++) {
384                 u32 sample;
385
386                 sample = group->total[PSI_AVGS][s] - group->avg_total[s];
387                 /*
388                  * Due to the lockless sampling of the time buckets,
389                  * recorded time deltas can slip into the next period,
390                  * which under full pressure can result in samples in
391                  * excess of the period length.
392                  *
393                  * We don't want to report non-sensical pressures in
394                  * excess of 100%, nor do we want to drop such events
395                  * on the floor. Instead we punt any overage into the
396                  * future until pressure subsides. By doing this we
397                  * don't underreport the occurring pressure curve, we
398                  * just report it delayed by one period length.
399                  *
400                  * The error isn't cumulative. As soon as another
401                  * delta slips from a period P to P+1, by definition
402                  * it frees up its time T in P.
403                  */
404                 if (sample > period)
405                         sample = period;
406                 group->avg_total[s] += sample;
407                 calc_avgs(group->avg[s], missed_periods, sample, period);
408         }
409
410         return avg_next_update;
411 }
412
413 static void psi_avgs_work(struct work_struct *work)
414 {
415         struct delayed_work *dwork;
416         struct psi_group *group;
417         u32 changed_states;
418         bool nonidle;
419         u64 now;
420
421         dwork = to_delayed_work(work);
422         group = container_of(dwork, struct psi_group, avgs_work);
423
424         mutex_lock(&group->avgs_lock);
425
426         now = sched_clock();
427
428         collect_percpu_times(group, PSI_AVGS, &changed_states);
429         nonidle = changed_states & (1 << PSI_NONIDLE);
430         /*
431          * If there is task activity, periodically fold the per-cpu
432          * times and feed samples into the running averages. If things
433          * are idle and there is no data to process, stop the clock.
434          * Once restarted, we'll catch up the running averages in one
435          * go - see calc_avgs() and missed_periods.
436          */
437         if (now >= group->avg_next_update)
438                 group->avg_next_update = update_averages(group, now);
439
440         if (nonidle) {
441                 schedule_delayed_work(dwork, nsecs_to_jiffies(
442                                 group->avg_next_update - now) + 1);
443         }
444
445         mutex_unlock(&group->avgs_lock);
446 }
447
448 /* Trigger tracking window manipulations */
449 static void window_reset(struct psi_window *win, u64 now, u64 value,
450                          u64 prev_growth)
451 {
452         win->start_time = now;
453         win->start_value = value;
454         win->prev_growth = prev_growth;
455 }
456
457 /*
458  * PSI growth tracking window update and growth calculation routine.
459  *
460  * This approximates a sliding tracking window by interpolating
461  * partially elapsed windows using historical growth data from the
462  * previous intervals. This minimizes memory requirements (by not storing
463  * all the intermediate values in the previous window) and simplifies
464  * the calculations. It works well because PSI signal changes only in
465  * positive direction and over relatively small window sizes the growth
466  * is close to linear.
467  */
468 static u64 window_update(struct psi_window *win, u64 now, u64 value)
469 {
470         u64 elapsed;
471         u64 growth;
472
473         elapsed = now - win->start_time;
474         growth = value - win->start_value;
475         /*
476          * After each tracking window passes win->start_value and
477          * win->start_time get reset and win->prev_growth stores
478          * the average per-window growth of the previous window.
479          * win->prev_growth is then used to interpolate additional
480          * growth from the previous window assuming it was linear.
481          */
482         if (elapsed > win->size)
483                 window_reset(win, now, value, growth);
484         else {
485                 u32 remaining;
486
487                 remaining = win->size - elapsed;
488                 growth += div64_u64(win->prev_growth * remaining, win->size);
489         }
490
491         return growth;
492 }
493
494 static void init_triggers(struct psi_group *group, u64 now)
495 {
496         struct psi_trigger *t;
497
498         list_for_each_entry(t, &group->triggers, node)
499                 window_reset(&t->win, now,
500                                 group->total[PSI_POLL][t->state], 0);
501         memcpy(group->polling_total, group->total[PSI_POLL],
502                    sizeof(group->polling_total));
503         group->polling_next_update = now + group->poll_min_period;
504 }
505
506 static u64 update_triggers(struct psi_group *group, u64 now)
507 {
508         struct psi_trigger *t;
509         bool update_total = false;
510         u64 *total = group->total[PSI_POLL];
511
512         /*
513          * On subsequent updates, calculate growth deltas and let
514          * watchers know when their specified thresholds are exceeded.
515          */
516         list_for_each_entry(t, &group->triggers, node) {
517                 u64 growth;
518                 bool new_stall;
519
520                 new_stall = group->polling_total[t->state] != total[t->state];
521
522                 /* Check for stall activity or a previous threshold breach */
523                 if (!new_stall && !t->pending_event)
524                         continue;
525                 /*
526                  * Check for new stall activity, as well as deferred
527                  * events that occurred in the last window after the
528                  * trigger had already fired (we want to ratelimit
529                  * events without dropping any).
530                  */
531                 if (new_stall) {
532                         /*
533                          * Multiple triggers might be looking at the same state,
534                          * remember to update group->polling_total[] once we've
535                          * been through all of them. Also remember to extend the
536                          * polling time if we see new stall activity.
537                          */
538                         update_total = true;
539
540                         /* Calculate growth since last update */
541                         growth = window_update(&t->win, now, total[t->state]);
542                         if (growth < t->threshold)
543                                 continue;
544
545                         t->pending_event = true;
546                 }
547                 /* Limit event signaling to once per window */
548                 if (now < t->last_event_time + t->win.size)
549                         continue;
550
551                 /* Generate an event */
552                 if (cmpxchg(&t->event, 0, 1) == 0)
553                         wake_up_interruptible(&t->event_wait);
554                 t->last_event_time = now;
555                 /* Reset threshold breach flag once event got generated */
556                 t->pending_event = false;
557         }
558
559         if (update_total)
560                 memcpy(group->polling_total, total,
561                                 sizeof(group->polling_total));
562
563         return now + group->poll_min_period;
564 }
565
566 /* Schedule polling if it's not already scheduled. */
567 static void psi_schedule_poll_work(struct psi_group *group, unsigned long delay)
568 {
569         struct task_struct *task;
570
571         /*
572          * Do not reschedule if already scheduled.
573          * Possible race with a timer scheduled after this check but before
574          * mod_timer below can be tolerated because group->polling_next_update
575          * will keep updates on schedule.
576          */
577         if (timer_pending(&group->poll_timer))
578                 return;
579
580         rcu_read_lock();
581
582         task = rcu_dereference(group->poll_task);
583         /*
584          * kworker might be NULL in case psi_trigger_destroy races with
585          * psi_task_change (hotpath) which can't use locks
586          */
587         if (likely(task))
588                 mod_timer(&group->poll_timer, jiffies + delay);
589
590         rcu_read_unlock();
591 }
592
593 static void psi_poll_work(struct psi_group *group)
594 {
595         u32 changed_states;
596         u64 now;
597
598         mutex_lock(&group->trigger_lock);
599
600         now = sched_clock();
601
602         collect_percpu_times(group, PSI_POLL, &changed_states);
603
604         if (changed_states & group->poll_states) {
605                 /* Initialize trigger windows when entering polling mode */
606                 if (now > group->polling_until)
607                         init_triggers(group, now);
608
609                 /*
610                  * Keep the monitor active for at least the duration of the
611                  * minimum tracking window as long as monitor states are
612                  * changing.
613                  */
614                 group->polling_until = now +
615                         group->poll_min_period * UPDATES_PER_WINDOW;
616         }
617
618         if (now > group->polling_until) {
619                 group->polling_next_update = ULLONG_MAX;
620                 goto out;
621         }
622
623         if (now >= group->polling_next_update)
624                 group->polling_next_update = update_triggers(group, now);
625
626         psi_schedule_poll_work(group,
627                 nsecs_to_jiffies(group->polling_next_update - now) + 1);
628
629 out:
630         mutex_unlock(&group->trigger_lock);
631 }
632
633 static int psi_poll_worker(void *data)
634 {
635         struct psi_group *group = (struct psi_group *)data;
636
637         sched_set_fifo_low(current);
638
639         while (true) {
640                 wait_event_interruptible(group->poll_wait,
641                                 atomic_cmpxchg(&group->poll_wakeup, 1, 0) ||
642                                 kthread_should_stop());
643                 if (kthread_should_stop())
644                         break;
645
646                 psi_poll_work(group);
647         }
648         return 0;
649 }
650
651 static void poll_timer_fn(struct timer_list *t)
652 {
653         struct psi_group *group = from_timer(group, t, poll_timer);
654
655         atomic_set(&group->poll_wakeup, 1);
656         wake_up_interruptible(&group->poll_wait);
657 }
658
659 static void record_times(struct psi_group_cpu *groupc, u64 now)
660 {
661         u32 delta;
662
663         delta = now - groupc->state_start;
664         groupc->state_start = now;
665
666         if (groupc->state_mask & (1 << PSI_IO_SOME)) {
667                 groupc->times[PSI_IO_SOME] += delta;
668                 if (groupc->state_mask & (1 << PSI_IO_FULL))
669                         groupc->times[PSI_IO_FULL] += delta;
670         }
671
672         if (groupc->state_mask & (1 << PSI_MEM_SOME)) {
673                 groupc->times[PSI_MEM_SOME] += delta;
674                 if (groupc->state_mask & (1 << PSI_MEM_FULL))
675                         groupc->times[PSI_MEM_FULL] += delta;
676         }
677
678         if (groupc->state_mask & (1 << PSI_CPU_SOME)) {
679                 groupc->times[PSI_CPU_SOME] += delta;
680                 if (groupc->state_mask & (1 << PSI_CPU_FULL))
681                         groupc->times[PSI_CPU_FULL] += delta;
682         }
683
684         if (groupc->state_mask & (1 << PSI_NONIDLE))
685                 groupc->times[PSI_NONIDLE] += delta;
686 }
687
688 static void psi_group_change(struct psi_group *group, int cpu,
689                              unsigned int clear, unsigned int set, u64 now,
690                              bool wake_clock)
691 {
692         struct psi_group_cpu *groupc;
693         unsigned int t, m;
694         enum psi_states s;
695         u32 state_mask;
696
697         groupc = per_cpu_ptr(group->pcpu, cpu);
698
699         /*
700          * First we update the task counts according to the state
701          * change requested through the @clear and @set bits.
702          *
703          * Then if the cgroup PSI stats accounting enabled, we
704          * assess the aggregate resource states this CPU's tasks
705          * have been in since the last change, and account any
706          * SOME and FULL time these may have resulted in.
707          */
708         write_seqcount_begin(&groupc->seq);
709
710         /*
711          * Start with TSK_ONCPU, which doesn't have a corresponding
712          * task count - it's just a boolean flag directly encoded in
713          * the state mask. Clear, set, or carry the current state if
714          * no changes are requested.
715          */
716         if (unlikely(clear & TSK_ONCPU)) {
717                 state_mask = 0;
718                 clear &= ~TSK_ONCPU;
719         } else if (unlikely(set & TSK_ONCPU)) {
720                 state_mask = PSI_ONCPU;
721                 set &= ~TSK_ONCPU;
722         } else {
723                 state_mask = groupc->state_mask & PSI_ONCPU;
724         }
725
726         /*
727          * The rest of the state mask is calculated based on the task
728          * counts. Update those first, then construct the mask.
729          */
730         for (t = 0, m = clear; m; m &= ~(1 << t), t++) {
731                 if (!(m & (1 << t)))
732                         continue;
733                 if (groupc->tasks[t]) {
734                         groupc->tasks[t]--;
735                 } else if (!psi_bug) {
736                         printk_deferred(KERN_ERR "psi: task underflow! cpu=%d t=%d tasks=[%u %u %u %u] clear=%x set=%x\n",
737                                         cpu, t, groupc->tasks[0],
738                                         groupc->tasks[1], groupc->tasks[2],
739                                         groupc->tasks[3], clear, set);
740                         psi_bug = 1;
741                 }
742         }
743
744         for (t = 0; set; set &= ~(1 << t), t++)
745                 if (set & (1 << t))
746                         groupc->tasks[t]++;
747
748         if (!group->enabled) {
749                 /*
750                  * On the first group change after disabling PSI, conclude
751                  * the current state and flush its time. This is unlikely
752                  * to matter to the user, but aggregation (get_recent_times)
753                  * may have already incorporated the live state into times_prev;
754                  * avoid a delta sample underflow when PSI is later re-enabled.
755                  */
756                 if (unlikely(groupc->state_mask & (1 << PSI_NONIDLE)))
757                         record_times(groupc, now);
758
759                 groupc->state_mask = state_mask;
760
761                 write_seqcount_end(&groupc->seq);
762                 return;
763         }
764
765         for (s = 0; s < NR_PSI_STATES; s++) {
766                 if (test_state(groupc->tasks, s, state_mask & PSI_ONCPU))
767                         state_mask |= (1 << s);
768         }
769
770         /*
771          * Since we care about lost potential, a memstall is FULL
772          * when there are no other working tasks, but also when
773          * the CPU is actively reclaiming and nothing productive
774          * could run even if it were runnable. So when the current
775          * task in a cgroup is in_memstall, the corresponding groupc
776          * on that cpu is in PSI_MEM_FULL state.
777          */
778         if (unlikely((state_mask & PSI_ONCPU) && cpu_curr(cpu)->in_memstall))
779                 state_mask |= (1 << PSI_MEM_FULL);
780
781         record_times(groupc, now);
782
783         groupc->state_mask = state_mask;
784
785         write_seqcount_end(&groupc->seq);
786
787         if (state_mask & group->poll_states)
788                 psi_schedule_poll_work(group, 1);
789
790         if (wake_clock && !delayed_work_pending(&group->avgs_work))
791                 schedule_delayed_work(&group->avgs_work, PSI_FREQ);
792 }
793
794 static inline struct psi_group *task_psi_group(struct task_struct *task)
795 {
796 #ifdef CONFIG_CGROUPS
797         if (static_branch_likely(&psi_cgroups_enabled))
798                 return cgroup_psi(task_dfl_cgroup(task));
799 #endif
800         return &psi_system;
801 }
802
803 static void psi_flags_change(struct task_struct *task, int clear, int set)
804 {
805         if (((task->psi_flags & set) ||
806              (task->psi_flags & clear) != clear) &&
807             !psi_bug) {
808                 printk_deferred(KERN_ERR "psi: inconsistent task state! task=%d:%s cpu=%d psi_flags=%x clear=%x set=%x\n",
809                                 task->pid, task->comm, task_cpu(task),
810                                 task->psi_flags, clear, set);
811                 psi_bug = 1;
812         }
813
814         task->psi_flags &= ~clear;
815         task->psi_flags |= set;
816 }
817
818 void psi_task_change(struct task_struct *task, int clear, int set)
819 {
820         int cpu = task_cpu(task);
821         struct psi_group *group;
822         u64 now;
823
824         if (!task->pid)
825                 return;
826
827         psi_flags_change(task, clear, set);
828
829         now = cpu_clock(cpu);
830
831         group = task_psi_group(task);
832         do {
833                 psi_group_change(group, cpu, clear, set, now, true);
834         } while ((group = group->parent));
835 }
836
837 void psi_task_switch(struct task_struct *prev, struct task_struct *next,
838                      bool sleep)
839 {
840         struct psi_group *group, *common = NULL;
841         int cpu = task_cpu(prev);
842         u64 now = cpu_clock(cpu);
843
844         if (next->pid) {
845                 psi_flags_change(next, 0, TSK_ONCPU);
846                 /*
847                  * Set TSK_ONCPU on @next's cgroups. If @next shares any
848                  * ancestors with @prev, those will already have @prev's
849                  * TSK_ONCPU bit set, and we can stop the iteration there.
850                  */
851                 group = task_psi_group(next);
852                 do {
853                         if (per_cpu_ptr(group->pcpu, cpu)->state_mask &
854                             PSI_ONCPU) {
855                                 common = group;
856                                 break;
857                         }
858
859                         psi_group_change(group, cpu, 0, TSK_ONCPU, now, true);
860                 } while ((group = group->parent));
861         }
862
863         if (prev->pid) {
864                 int clear = TSK_ONCPU, set = 0;
865                 bool wake_clock = true;
866
867                 /*
868                  * When we're going to sleep, psi_dequeue() lets us
869                  * handle TSK_RUNNING, TSK_MEMSTALL_RUNNING and
870                  * TSK_IOWAIT here, where we can combine it with
871                  * TSK_ONCPU and save walking common ancestors twice.
872                  */
873                 if (sleep) {
874                         clear |= TSK_RUNNING;
875                         if (prev->in_memstall)
876                                 clear |= TSK_MEMSTALL_RUNNING;
877                         if (prev->in_iowait)
878                                 set |= TSK_IOWAIT;
879
880                         /*
881                          * Periodic aggregation shuts off if there is a period of no
882                          * task changes, so we wake it back up if necessary. However,
883                          * don't do this if the task change is the aggregation worker
884                          * itself going to sleep, or we'll ping-pong forever.
885                          */
886                         if (unlikely((prev->flags & PF_WQ_WORKER) &&
887                                      wq_worker_last_func(prev) == psi_avgs_work))
888                                 wake_clock = false;
889                 }
890
891                 psi_flags_change(prev, clear, set);
892
893                 group = task_psi_group(prev);
894                 do {
895                         if (group == common)
896                                 break;
897                         psi_group_change(group, cpu, clear, set, now, wake_clock);
898                 } while ((group = group->parent));
899
900                 /*
901                  * TSK_ONCPU is handled up to the common ancestor. If there are
902                  * any other differences between the two tasks (e.g. prev goes
903                  * to sleep, or only one task is memstall), finish propagating
904                  * those differences all the way up to the root.
905                  */
906                 if ((prev->psi_flags ^ next->psi_flags) & ~TSK_ONCPU) {
907                         clear &= ~TSK_ONCPU;
908                         for (; group; group = group->parent)
909                                 psi_group_change(group, cpu, clear, set, now, wake_clock);
910                 }
911         }
912 }
913
914 #ifdef CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING
915 void psi_account_irqtime(struct task_struct *task, u32 delta)
916 {
917         int cpu = task_cpu(task);
918         struct psi_group *group;
919         struct psi_group_cpu *groupc;
920         u64 now;
921
922         if (!task->pid)
923                 return;
924
925         now = cpu_clock(cpu);
926
927         group = task_psi_group(task);
928         do {
929                 if (!group->enabled)
930                         continue;
931
932                 groupc = per_cpu_ptr(group->pcpu, cpu);
933
934                 write_seqcount_begin(&groupc->seq);
935
936                 record_times(groupc, now);
937                 groupc->times[PSI_IRQ_FULL] += delta;
938
939                 write_seqcount_end(&groupc->seq);
940
941                 if (group->poll_states & (1 << PSI_IRQ_FULL))
942                         psi_schedule_poll_work(group, 1);
943         } while ((group = group->parent));
944 }
945 #endif
946
947 /**
948  * psi_memstall_enter - mark the beginning of a memory stall section
949  * @flags: flags to handle nested sections
950  *
951  * Marks the calling task as being stalled due to a lack of memory,
952  * such as waiting for a refault or performing reclaim.
953  */
954 void psi_memstall_enter(unsigned long *flags)
955 {
956         struct rq_flags rf;
957         struct rq *rq;
958
959         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
960                 return;
961
962         *flags = current->in_memstall;
963         if (*flags)
964                 return;
965         /*
966          * in_memstall setting & accounting needs to be atomic wrt
967          * changes to the task's scheduling state, otherwise we can
968          * race with CPU migration.
969          */
970         rq = this_rq_lock_irq(&rf);
971
972         current->in_memstall = 1;
973         psi_task_change(current, 0, TSK_MEMSTALL | TSK_MEMSTALL_RUNNING);
974
975         rq_unlock_irq(rq, &rf);
976 }
977 EXPORT_SYMBOL_GPL(psi_memstall_enter);
978
979 /**
980  * psi_memstall_leave - mark the end of an memory stall section
981  * @flags: flags to handle nested memdelay sections
982  *
983  * Marks the calling task as no longer stalled due to lack of memory.
984  */
985 void psi_memstall_leave(unsigned long *flags)
986 {
987         struct rq_flags rf;
988         struct rq *rq;
989
990         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
991                 return;
992
993         if (*flags)
994                 return;
995         /*
996          * in_memstall clearing & accounting needs to be atomic wrt
997          * changes to the task's scheduling state, otherwise we could
998          * race with CPU migration.
999          */
1000         rq = this_rq_lock_irq(&rf);
1001
1002         current->in_memstall = 0;
1003         psi_task_change(current, TSK_MEMSTALL | TSK_MEMSTALL_RUNNING, 0);
1004
1005         rq_unlock_irq(rq, &rf);
1006 }
1007 EXPORT_SYMBOL_GPL(psi_memstall_leave);
1008
1009 #ifdef CONFIG_CGROUPS
1010 int psi_cgroup_alloc(struct cgroup *cgroup)
1011 {
1012         if (!static_branch_likely(&psi_cgroups_enabled))
1013                 return 0;
1014
1015         cgroup->psi = kzalloc(sizeof(struct psi_group), GFP_KERNEL);
1016         if (!cgroup->psi)
1017                 return -ENOMEM;
1018
1019         cgroup->psi->pcpu = alloc_percpu(struct psi_group_cpu);
1020         if (!cgroup->psi->pcpu) {
1021                 kfree(cgroup->psi);
1022                 return -ENOMEM;
1023         }
1024         group_init(cgroup->psi);
1025         cgroup->psi->parent = cgroup_psi(cgroup_parent(cgroup));
1026         return 0;
1027 }
1028
1029 void psi_cgroup_free(struct cgroup *cgroup)
1030 {
1031         if (!static_branch_likely(&psi_cgroups_enabled))
1032                 return;
1033
1034         cancel_delayed_work_sync(&cgroup->psi->avgs_work);
1035         free_percpu(cgroup->psi->pcpu);
1036         /* All triggers must be removed by now */
1037         WARN_ONCE(cgroup->psi->poll_states, "psi: trigger leak\n");
1038         kfree(cgroup->psi);
1039 }
1040
1041 /**
1042  * cgroup_move_task - move task to a different cgroup
1043  * @task: the task
1044  * @to: the target css_set
1045  *
1046  * Move task to a new cgroup and safely migrate its associated stall
1047  * state between the different groups.
1048  *
1049  * This function acquires the task's rq lock to lock out concurrent
1050  * changes to the task's scheduling state and - in case the task is
1051  * running - concurrent changes to its stall state.
1052  */
1053 void cgroup_move_task(struct task_struct *task, struct css_set *to)
1054 {
1055         unsigned int task_flags;
1056         struct rq_flags rf;
1057         struct rq *rq;
1058
1059         if (!static_branch_likely(&psi_cgroups_enabled)) {
1060                 /*
1061                  * Lame to do this here, but the scheduler cannot be locked
1062                  * from the outside, so we move cgroups from inside sched/.
1063                  */
1064                 rcu_assign_pointer(task->cgroups, to);
1065                 return;
1066         }
1067
1068         rq = task_rq_lock(task, &rf);
1069
1070         /*
1071          * We may race with schedule() dropping the rq lock between
1072          * deactivating prev and switching to next. Because the psi
1073          * updates from the deactivation are deferred to the switch
1074          * callback to save cgroup tree updates, the task's scheduling
1075          * state here is not coherent with its psi state:
1076          *
1077          * schedule()                   cgroup_move_task()
1078          *   rq_lock()
1079          *   deactivate_task()
1080          *     p->on_rq = 0
1081          *     psi_dequeue() // defers TSK_RUNNING & TSK_IOWAIT updates
1082          *   pick_next_task()
1083          *     rq_unlock()
1084          *                                rq_lock()
1085          *                                psi_task_change() // old cgroup
1086          *                                task->cgroups = to
1087          *                                psi_task_change() // new cgroup
1088          *                                rq_unlock()
1089          *     rq_lock()
1090          *   psi_sched_switch() // does deferred updates in new cgroup
1091          *
1092          * Don't rely on the scheduling state. Use psi_flags instead.
1093          */
1094         task_flags = task->psi_flags;
1095
1096         if (task_flags)
1097                 psi_task_change(task, task_flags, 0);
1098
1099         /* See comment above */
1100         rcu_assign_pointer(task->cgroups, to);
1101
1102         if (task_flags)
1103                 psi_task_change(task, 0, task_flags);
1104
1105         task_rq_unlock(rq, task, &rf);
1106 }
1107
1108 void psi_cgroup_restart(struct psi_group *group)
1109 {
1110         int cpu;
1111
1112         /*
1113          * After we disable psi_group->enabled, we don't actually
1114          * stop percpu tasks accounting in each psi_group_cpu,
1115          * instead only stop test_state() loop, record_times()
1116          * and averaging worker, see psi_group_change() for details.
1117          *
1118          * When disable cgroup PSI, this function has nothing to sync
1119          * since cgroup pressure files are hidden and percpu psi_group_cpu
1120          * would see !psi_group->enabled and only do task accounting.
1121          *
1122          * When re-enable cgroup PSI, this function use psi_group_change()
1123          * to get correct state mask from test_state() loop on tasks[],
1124          * and restart groupc->state_start from now, use .clear = .set = 0
1125          * here since no task status really changed.
1126          */
1127         if (!group->enabled)
1128                 return;
1129
1130         for_each_possible_cpu(cpu) {
1131                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1132                 struct rq_flags rf;
1133                 u64 now;
1134
1135                 rq_lock_irq(rq, &rf);
1136                 now = cpu_clock(cpu);
1137                 psi_group_change(group, cpu, 0, 0, now, true);
1138                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
1139         }
1140 }
1141 #endif /* CONFIG_CGROUPS */
1142
1143 int psi_show(struct seq_file *m, struct psi_group *group, enum psi_res res)
1144 {
1145         bool only_full = false;
1146         int full;
1147         u64 now;
1148
1149         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
1150                 return -EOPNOTSUPP;
1151
1152         /* Update averages before reporting them */
1153         mutex_lock(&group->avgs_lock);
1154         now = sched_clock();
1155         collect_percpu_times(group, PSI_AVGS, NULL);
1156         if (now >= group->avg_next_update)
1157                 group->avg_next_update = update_averages(group, now);
1158         mutex_unlock(&group->avgs_lock);
1159
1160 #ifdef CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING
1161         only_full = res == PSI_IRQ;
1162 #endif
1163
1164         for (full = 0; full < 2 - only_full; full++) {
1165                 unsigned long avg[3] = { 0, };
1166                 u64 total = 0;
1167                 int w;
1168
1169                 /* CPU FULL is undefined at the system level */
1170                 if (!(group == &psi_system && res == PSI_CPU && full)) {
1171                         for (w = 0; w < 3; w++)
1172                                 avg[w] = group->avg[res * 2 + full][w];
1173                         total = div_u64(group->total[PSI_AVGS][res * 2 + full],
1174                                         NSEC_PER_USEC);
1175                 }
1176
1177                 seq_printf(m, "%s avg10=%lu.%02lu avg60=%lu.%02lu avg300=%lu.%02lu total=%llu\n",
1178                            full || only_full ? "full" : "some",
1179                            LOAD_INT(avg[0]), LOAD_FRAC(avg[0]),
1180                            LOAD_INT(avg[1]), LOAD_FRAC(avg[1]),
1181                            LOAD_INT(avg[2]), LOAD_FRAC(avg[2]),
1182                            total);
1183         }
1184
1185         return 0;
1186 }
1187
1188 struct psi_trigger *psi_trigger_create(struct psi_group *group,
1189                         char *buf, enum psi_res res)
1190 {
1191         struct psi_trigger *t;
1192         enum psi_states state;
1193         u32 threshold_us;
1194         u32 window_us;
1195
1196         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
1197                 return ERR_PTR(-EOPNOTSUPP);
1198
1199         if (sscanf(buf, "some %u %u", &threshold_us, &window_us) == 2)
1200                 state = PSI_IO_SOME + res * 2;
1201         else if (sscanf(buf, "full %u %u", &threshold_us, &window_us) == 2)
1202                 state = PSI_IO_FULL + res * 2;
1203         else
1204                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1205
1206 #ifdef CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING
1207         if (res == PSI_IRQ && --state != PSI_IRQ_FULL)
1208                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1209 #endif
1210
1211         if (state >= PSI_NONIDLE)
1212                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1213
1214         if (window_us < WINDOW_MIN_US ||
1215                 window_us > WINDOW_MAX_US)
1216                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1217
1218         /* Check threshold */
1219         if (threshold_us == 0 || threshold_us > window_us)
1220                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1221
1222         t = kmalloc(sizeof(*t), GFP_KERNEL);
1223         if (!t)
1224                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1225
1226         t->group = group;
1227         t->state = state;
1228         t->threshold = threshold_us * NSEC_PER_USEC;
1229         t->win.size = window_us * NSEC_PER_USEC;
1230         window_reset(&t->win, sched_clock(),
1231                         group->total[PSI_POLL][t->state], 0);
1232
1233         t->event = 0;
1234         t->last_event_time = 0;
1235         init_waitqueue_head(&t->event_wait);
1236         t->pending_event = false;
1237
1238         mutex_lock(&group->trigger_lock);
1239
1240         if (!rcu_access_pointer(group->poll_task)) {
1241                 struct task_struct *task;
1242
1243                 task = kthread_create(psi_poll_worker, group, "psimon");
1244                 if (IS_ERR(task)) {
1245                         kfree(t);
1246                         mutex_unlock(&group->trigger_lock);
1247                         return ERR_CAST(task);
1248                 }
1249                 atomic_set(&group->poll_wakeup, 0);
1250                 wake_up_process(task);
1251                 rcu_assign_pointer(group->poll_task, task);
1252         }
1253
1254         list_add(&t->node, &group->triggers);
1255         group->poll_min_period = min(group->poll_min_period,
1256                 div_u64(t->win.size, UPDATES_PER_WINDOW));
1257         group->nr_triggers[t->state]++;
1258         group->poll_states |= (1 << t->state);
1259
1260         mutex_unlock(&group->trigger_lock);
1261
1262         return t;
1263 }
1264
1265 void psi_trigger_destroy(struct psi_trigger *t)
1266 {
1267         struct psi_group *group;
1268         struct task_struct *task_to_destroy = NULL;
1269
1270         /*
1271          * We do not check psi_disabled since it might have been disabled after
1272          * the trigger got created.
1273          */
1274         if (!t)
1275                 return;
1276
1277         group = t->group;
1278         /*
1279          * Wakeup waiters to stop polling. Can happen if cgroup is deleted
1280          * from under a polling process.
1281          */
1282         wake_up_interruptible(&t->event_wait);
1283
1284         mutex_lock(&group->trigger_lock);
1285
1286         if (!list_empty(&t->node)) {
1287                 struct psi_trigger *tmp;
1288                 u64 period = ULLONG_MAX;
1289
1290                 list_del(&t->node);
1291                 group->nr_triggers[t->state]--;
1292                 if (!group->nr_triggers[t->state])
1293                         group->poll_states &= ~(1 << t->state);
1294                 /* reset min update period for the remaining triggers */
1295                 list_for_each_entry(tmp, &group->triggers, node)
1296                         period = min(period, div_u64(tmp->win.size,
1297                                         UPDATES_PER_WINDOW));
1298                 group->poll_min_period = period;
1299                 /* Destroy poll_task when the last trigger is destroyed */
1300                 if (group->poll_states == 0) {
1301                         group->polling_until = 0;
1302                         task_to_destroy = rcu_dereference_protected(
1303                                         group->poll_task,
1304                                         lockdep_is_held(&group->trigger_lock));
1305                         rcu_assign_pointer(group->poll_task, NULL);
1306                         del_timer(&group->poll_timer);
1307                 }
1308         }
1309
1310         mutex_unlock(&group->trigger_lock);
1311
1312         /*
1313          * Wait for psi_schedule_poll_work RCU to complete its read-side
1314          * critical section before destroying the trigger and optionally the
1315          * poll_task.
1316          */
1317         synchronize_rcu();
1318         /*
1319          * Stop kthread 'psimon' after releasing trigger_lock to prevent a
1320          * deadlock while waiting for psi_poll_work to acquire trigger_lock
1321          */
1322         if (task_to_destroy) {
1323                 /*
1324                  * After the RCU grace period has expired, the worker
1325                  * can no longer be found through group->poll_task.
1326                  */
1327                 kthread_stop(task_to_destroy);
1328         }
1329         kfree(t);
1330 }
1331
1332 __poll_t psi_trigger_poll(void **trigger_ptr,
1333                                 struct file *file, poll_table *wait)
1334 {
1335         __poll_t ret = DEFAULT_POLLMASK;
1336         struct psi_trigger *t;
1337
1338         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
1339                 return DEFAULT_POLLMASK | EPOLLERR | EPOLLPRI;
1340
1341         t = smp_load_acquire(trigger_ptr);
1342         if (!t)
1343                 return DEFAULT_POLLMASK | EPOLLERR | EPOLLPRI;
1344
1345         poll_wait(file, &t->event_wait, wait);
1346
1347         if (cmpxchg(&t->event, 1, 0) == 1)
1348                 ret |= EPOLLPRI;
1349
1350         return ret;
1351 }
1352
1353 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1354 static int psi_io_show(struct seq_file *m, void *v)
1355 {
1356         return psi_show(m, &psi_system, PSI_IO);
1357 }
1358
1359 static int psi_memory_show(struct seq_file *m, void *v)
1360 {
1361         return psi_show(m, &psi_system, PSI_MEM);
1362 }
1363
1364 static int psi_cpu_show(struct seq_file *m, void *v)
1365 {
1366         return psi_show(m, &psi_system, PSI_CPU);
1367 }
1368
1369 static int psi_open(struct file *file, int (*psi_show)(struct seq_file *, void *))
1370 {
1371         if (file->f_mode & FMODE_WRITE && !capable(CAP_SYS_RESOURCE))
1372                 return -EPERM;
1373
1374         return single_open(file, psi_show, NULL);
1375 }
1376
1377 static int psi_io_open(struct inode *inode, struct file *file)
1378 {
1379         return psi_open(file, psi_io_show);
1380 }
1381
1382 static int psi_memory_open(struct inode *inode, struct file *file)
1383 {
1384         return psi_open(file, psi_memory_show);
1385 }
1386
1387 static int psi_cpu_open(struct inode *inode, struct file *file)
1388 {
1389         return psi_open(file, psi_cpu_show);
1390 }
1391
1392 static ssize_t psi_write(struct file *file, const char __user *user_buf,
1393                          size_t nbytes, enum psi_res res)
1394 {
1395         char buf[32];
1396         size_t buf_size;
1397         struct seq_file *seq;
1398         struct psi_trigger *new;
1399
1400         if (static_branch_likely(&psi_disabled))
1401                 return -EOPNOTSUPP;
1402
1403         if (!nbytes)
1404                 return -EINVAL;
1405
1406         buf_size = min(nbytes, sizeof(buf));
1407         if (copy_from_user(buf, user_buf, buf_size))
1408                 return -EFAULT;
1409
1410         buf[buf_size - 1] = '\0';
1411
1412         seq = file->private_data;
1413
1414         /* Take seq->lock to protect seq->private from concurrent writes */
1415         mutex_lock(&seq->lock);
1416
1417         /* Allow only one trigger per file descriptor */
1418         if (seq->private) {
1419                 mutex_unlock(&seq->lock);
1420                 return -EBUSY;
1421         }
1422
1423         new = psi_trigger_create(&psi_system, buf, res);
1424         if (IS_ERR(new)) {
1425                 mutex_unlock(&seq->lock);
1426                 return PTR_ERR(new);
1427         }
1428
1429         smp_store_release(&seq->private, new);
1430         mutex_unlock(&seq->lock);
1431
1432         return nbytes;
1433 }
1434
1435 static ssize_t psi_io_write(struct file *file, const char __user *user_buf,
1436                             size_t nbytes, loff_t *ppos)
1437 {
1438         return psi_write(file, user_buf, nbytes, PSI_IO);
1439 }
1440
1441 static ssize_t psi_memory_write(struct file *file, const char __user *user_buf,
1442                                 size_t nbytes, loff_t *ppos)
1443 {
1444         return psi_write(file, user_buf, nbytes, PSI_MEM);
1445 }
1446
1447 static ssize_t psi_cpu_write(struct file *file, const char __user *user_buf,
1448                              size_t nbytes, loff_t *ppos)
1449 {
1450         return psi_write(file, user_buf, nbytes, PSI_CPU);
1451 }
1452
1453 static __poll_t psi_fop_poll(struct file *file, poll_table *wait)
1454 {
1455         struct seq_file *seq = file->private_data;
1456
1457         return psi_trigger_poll(&seq->private, file, wait);
1458 }
1459
1460 static int psi_fop_release(struct inode *inode, struct file *file)
1461 {
1462         struct seq_file *seq = file->private_data;
1463
1464         psi_trigger_destroy(seq->private);
1465         return single_release(inode, file);
1466 }
1467
1468 static const struct proc_ops psi_io_proc_ops = {
1469         .proc_open      = psi_io_open,
1470         .proc_read      = seq_read,
1471         .proc_lseek     = seq_lseek,
1472         .proc_write     = psi_io_write,
1473         .proc_poll      = psi_fop_poll,
1474         .proc_release   = psi_fop_release,
1475 };
1476
1477 static const struct proc_ops psi_memory_proc_ops = {
1478         .proc_open      = psi_memory_open,
1479         .proc_read      = seq_read,
1480         .proc_lseek     = seq_lseek,
1481         .proc_write     = psi_memory_write,
1482         .proc_poll      = psi_fop_poll,
1483         .proc_release   = psi_fop_release,
1484 };
1485
1486 static const struct proc_ops psi_cpu_proc_ops = {
1487         .proc_open      = psi_cpu_open,
1488         .proc_read      = seq_read,
1489         .proc_lseek     = seq_lseek,
1490         .proc_write     = psi_cpu_write,
1491         .proc_poll      = psi_fop_poll,
1492         .proc_release   = psi_fop_release,
1493 };
1494
1495 #ifdef CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING
1496 static int psi_irq_show(struct seq_file *m, void *v)
1497 {
1498         return psi_show(m, &psi_system, PSI_IRQ);
1499 }
1500
1501 static int psi_irq_open(struct inode *inode, struct file *file)
1502 {
1503         return psi_open(file, psi_irq_show);
1504 }
1505
1506 static ssize_t psi_irq_write(struct file *file, const char __user *user_buf,
1507                              size_t nbytes, loff_t *ppos)
1508 {
1509         return psi_write(file, user_buf, nbytes, PSI_IRQ);
1510 }
1511
1512 static const struct proc_ops psi_irq_proc_ops = {
1513         .proc_open      = psi_irq_open,
1514         .proc_read      = seq_read,
1515         .proc_lseek     = seq_lseek,
1516         .proc_write     = psi_irq_write,
1517         .proc_poll      = psi_fop_poll,
1518         .proc_release   = psi_fop_release,
1519 };
1520 #endif
1521
1522 static int __init psi_proc_init(void)
1523 {
1524         if (psi_enable) {
1525                 proc_mkdir("pressure", NULL);
1526                 proc_create("pressure/io", 0666, NULL, &psi_io_proc_ops);
1527                 proc_create("pressure/memory", 0666, NULL, &psi_memory_proc_ops);
1528                 proc_create("pressure/cpu", 0666, NULL, &psi_cpu_proc_ops);
1529 #ifdef CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING
1530                 proc_create("pressure/irq", 0666, NULL, &psi_irq_proc_ops);
1531 #endif
1532         }
1533         return 0;
1534 }
1535 module_init(psi_proc_init);
1536
1537 #endif /* CONFIG_PROC_FS */