posix-cpu-timers: Cure SMP accounting oddities
authorPeter Zijlstra <a.p.zijlstra@chello.nl>
Thu, 1 Sep 2011 10:42:04 +0000 (12:42 +0200)
committerThomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Thu, 8 Sep 2011 13:25:52 +0000 (15:25 +0200)
David reported:

  Attached below is a watered-down version of rt/tst-cpuclock2.c from
  GLIBC.  Just build it with "gcc -o test test.c -lpthread -lrt" or
  similar.

  Run it several times, and you will see cases where the main thread
  will measure a process clock difference before and after the nanosleep
  which is smaller than the cpu-burner thread's individual thread clock
  difference.  This doesn't make any sense since the cpu-burner thread
  is part of the top-level process's thread group.

  I've reproduced this on both x86-64 and sparc64 (using both 32-bit and
  64-bit binaries).

  For example:

  [davem@boricha build-x86_64-linux]$ ./test
  process: before(0.001221967) after(0.498624371) diff(497402404)
  thread:  before(0.000081692) after(0.498316431) diff(498234739)
  self:    before(0.001223521) after(0.001240219) diff(16698)
  [davem@boricha build-x86_64-linux]$

  The diff of 'process' should always be >= the diff of 'thread'.

  I make sure to wrap the 'thread' clock measurements the most tightly
  around the nanosleep() call, and that the 'process' clock measurements
  are the outer-most ones.

  ---
  #include <unistd.h>
  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>
  #include <time.h>
  #include <fcntl.h>
  #include <string.h>
  #include <errno.h>
  #include <pthread.h>

  static pthread_barrier_t barrier;

  static void *chew_cpu(void *arg)
  {
  pthread_barrier_wait(&barrier);
  while (1)
  __asm__ __volatile__("" : : : "memory");
  return NULL;
  }

  int main(void)
  {
  clockid_t process_clock, my_thread_clock, th_clock;
  struct timespec process_before, process_after;
  struct timespec me_before, me_after;
  struct timespec th_before, th_after;
  struct timespec sleeptime;
  unsigned long diff;
  pthread_t th;
  int err;

  err = clock_getcpuclockid(0, &process_clock);
  if (err)
  return 1;

  err = pthread_getcpuclockid(pthread_self(), &my_thread_clock);
  if (err)
  return 1;

  pthread_barrier_init(&barrier, NULL, 2);
  err = pthread_create(&th, NULL, chew_cpu, NULL);
  if (err)
  return 1;

  err = pthread_getcpuclockid(th, &th_clock);
  if (err)
  return 1;

  pthread_barrier_wait(&barrier);

  err = clock_gettime(process_clock, &process_before);
  if (err)
  return 1;

  err = clock_gettime(my_thread_clock, &me_before);
  if (err)
  return 1;

  err = clock_gettime(th_clock, &th_before);
  if (err)
  return 1;

  sleeptime.tv_sec = 0;
  sleeptime.tv_nsec = 500000000;
  nanosleep(&sleeptime, NULL);

  err = clock_gettime(th_clock, &th_after);
  if (err)
  return 1;

  err = clock_gettime(my_thread_clock, &me_after);
  if (err)
  return 1;

  err = clock_gettime(process_clock, &process_after);
  if (err)
  return 1;

  diff = process_after.tv_nsec - process_before.tv_nsec;
  printf("process: before(%lu.%.9lu) after(%lu.%.9lu) diff(%lu)\n",
 process_before.tv_sec, process_before.tv_nsec,
 process_after.tv_sec, process_after.tv_nsec, diff);
  diff = th_after.tv_nsec - th_before.tv_nsec;
  printf("thread:  before(%lu.%.9lu) after(%lu.%.9lu) diff(%lu)\n",
 th_before.tv_sec, th_before.tv_nsec,
 th_after.tv_sec, th_after.tv_nsec, diff);
  diff = me_after.tv_nsec - me_before.tv_nsec;
  printf("self:    before(%lu.%.9lu) after(%lu.%.9lu) diff(%lu)\n",
 me_before.tv_sec, me_before.tv_nsec,
 me_after.tv_sec, me_after.tv_nsec, diff);

  return 0;
  }

This is due to us using p->se.sum_exec_runtime in
thread_group_cputime() where we iterate the thread group and sum all
data. This does not take time since the last schedule operation (tick
or otherwise) into account. We can cure this by using
task_sched_runtime() at the cost of having to take locks.

This also means we can (and must) do away with
thread_group_sched_runtime() since the modified thread_group_cputime()
is now more accurate and would deadlock when called from
thread_group_sched_runtime().

Reported-by: David Miller <davem@davemloft.net>
Signed-off-by: Peter Zijlstra <a.p.zijlstra@chello.nl>
Link: http://lkml.kernel.org/r/1314874459.7945.22.camel@twins
Cc: stable@kernel.org
Signed-off-by: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
include/linux/sched.h
kernel/posix-cpu-timers.c
kernel/sched.c

index 20b03bf94748c4520bc7a87d7f2967227409c96b..2909fe7a622d3f9e6405f41b52134fa66fd29f15 100644 (file)
@@ -1955,7 +1955,6 @@ static inline void disable_sched_clock_irqtime(void) {}
 
 extern unsigned long long
 task_sched_runtime(struct task_struct *task);
-extern unsigned long long thread_group_sched_runtime(struct task_struct *task);
 
 /* sched_exec is called by processes performing an exec */
 #ifdef CONFIG_SMP
index 58f405b581e789b1f282a9682fc6159fc545dda0..c8008dd58ef25da2d46c1563035f7a3801cfb187 100644 (file)
@@ -250,7 +250,7 @@ void thread_group_cputime(struct task_struct *tsk, struct task_cputime *times)
        do {
                times->utime = cputime_add(times->utime, t->utime);
                times->stime = cputime_add(times->stime, t->stime);
-               times->sum_exec_runtime += t->se.sum_exec_runtime;
+               times->sum_exec_runtime += task_sched_runtime(t);
        } while_each_thread(tsk, t);
 out:
        rcu_read_unlock();
@@ -312,7 +312,8 @@ static int cpu_clock_sample_group(const clockid_t which_clock,
                cpu->cpu = cputime.utime;
                break;
        case CPUCLOCK_SCHED:
-               cpu->sched = thread_group_sched_runtime(p);
+               thread_group_cputime(p, &cputime);
+               cpu->sched = cputime.sum_exec_runtime;
                break;
        }
        return 0;
index ccacdbdecf452bda8769878ca6e558d13ebb4e74..e1290ecee3c2875723dd1031ec7c4169435c5cbb 100644 (file)
@@ -3724,30 +3724,6 @@ unsigned long long task_sched_runtime(struct task_struct *p)
        return ns;
 }
 
-/*
- * Return sum_exec_runtime for the thread group.
- * In case the task is currently running, return the sum plus current's
- * pending runtime that have not been accounted yet.
- *
- * Note that the thread group might have other running tasks as well,
- * so the return value not includes other pending runtime that other
- * running tasks might have.
- */
-unsigned long long thread_group_sched_runtime(struct task_struct *p)
-{
-       struct task_cputime totals;
-       unsigned long flags;
-       struct rq *rq;
-       u64 ns;
-
-       rq = task_rq_lock(p, &flags);
-       thread_group_cputime(p, &totals);
-       ns = totals.sum_exec_runtime + do_task_delta_exec(p, rq);
-       task_rq_unlock(rq, p, &flags);
-
-       return ns;
-}
-
 /*
  * Account user cpu time to a process.
  * @p: the process that the cpu time gets accounted to