sched/cputime：把 cgroup 字段记账到调度上下文

系列概况

标题: [PATCH] sched/cputime: Account cgroup fields to the scheduling context
作者: Hui Su <sh_def@163.com>
版本: 单封 patch，v1（无 series 编号、无 [PATCH v2] 之类重发标识）
规模: 单 patch，diff 涉及 kernel/sched/core.c、kernel/sched/cputime.c、kernel/sched/sched.h 三个文件；cputime.c 净增约 130 行，core.c/sched.h 各净增约 5–10 行（lore body 内 diff 末尾被截断，精确 stat 需 b4 重放）
Message-ID: 5733b51108eda90c1bda98a68d58b5e6ccbc24ec.1788433334.git.sh_def@163.com
完整性: commit message 文本在 lore body 中被截断（...this can ch 处断开），但 diff 主体完整；下游翻译/评审需从 diff 反推 commit message

补丁目的

CONFIG_SCHED_PROXY_EXEC 把"调度上下文"（donor）与"执行上下文"（execution task）解耦后，cgroup_account_cputime()（来自 aa4f74dfd42b）把 cpu.stat.usage_usec 计到 donor cgroup；同一条 tick/vtime 路径上的 cpu.stat.user / cpu.stat.system 字段却仍按执行任务所属 cgroup 写入。当 donor 与 execution 不在同一 cgroup 时，单一 cgroup 视角下 usage_usec 跑到 donor，user/sys 字段跑到 execution，cgroup 自洽性被打破。补丁在 rq 上新增 cputime_donor/cputime_donor_hold，并把 cgroup 字段（user/sys 等）也路由到 donor，使 cgroup 内部统计自洽。

旧流程的问题

aa4f74dfd42b 引入的 cgroup_account_cputime() 计 usage 到 donor。
tick/vtime 路径中 account_user_time / account_system_time / account_guest_time / __account_forceidle_time 调用 task_group_account_field(p, index, tmp)，p 是 current，即 execution task。
donor 与 execution 跨 cgroup 时：donor cgroup 的 usage_usec 增长，但 user/sys 在 execution cgroup 增长；同一 cgroup 内统计不再自洽。

新流程

struct rq 新增两个字段：
- cputime_donor：实际接收 cputime 记账的 task。
- cputime_donor_hold：在远端切换期间持引用，避免并发释放。
三组新接口（sched_cputime_donor_changed / sched_cputime_donor_defer / sched_cputime_switch）：
- defer 用于"非本地上下文"（rq != this_rq() || !in_task()），延迟 donor 切换。
- changed 在切换前先 flush 当前任务的 vtime，再更新 cputime_donor。
- switch 在 finish_task_switch 中更新 cputime_donor，并把 prev 的 vtime flush 到旧 donor。
把原来的 task_group_account_field 拆为两条：
- account_cpustat_field(index, tmp)：per-CPU kernel_cpustat，按 current 视角写入。
- account_cgroup_field(task, index, tmp)：cgroup 字段，按 cgroup_account_task(p) 返回的 donor 写入。
cgroup_account_task(p) 在 proxy execution 下返回 rq->cputime_donor，否则返回 p。
新增 vtime_flush_pending(tsk)，在 seqcount 保护下把 utime/gtime/stime flush 出去，避免 donor 切换跨边界丢账。

Patch 概览

kernel/sched/core.c：proxy_reset_donor、finish_task_switch、__schedule、init_idle 四处分别接入 sched_cputime_donor_changed/defer/switch，并把 cputime_donor 初始化为 idle task。
kernel/sched/cputime.c：拆分 cpustat 与 cgroup 字段两条记账路径；新增 donor 引用管理与 flush 接口。
kernel/sched/sched.h：在 struct rq 中增加 cputime_donor、cputime_donor_hold，声明三个外部 helper。

关键实现

/* cgroup 字段记账目标 */
static inline struct task_struct *cgroup_account_task(struct task_struct *p)
{
#ifdef CONFIG_SCHED_PROXY_EXEC
    struct task_struct *donor;

    if (sched_proxy_exec()) {
        donor = this_rq()->cputime_donor;
        if (donor)
            return donor;
    }
#endif
    return p;
}

/* 把字段写入 per-CPU kernel_cpustat */
static inline void account_cpustat_field(int index, u64 tmp)
{
    /* 直接累加到 cpu_rq(this_cpu())->cpustat */
}

/* 把字段写入 task 视角的 cgroup */
static inline void account_cgroup_field(struct task_struct *p, int index, u64 tmp)
{
    /* 累加到 p 所属 cgroup 的对应字段 */
}

/* account_user_time 改造后 */
void account_user_time(struct task_struct *p, u64 cputime)
{
    struct task_struct *cgroup_task = cgroup_account_task(p);
    int index, cgroup_index;

    index = (task_nice(p) > 0) ? CPUTIME_NICE : CPUTIME_USER;
    cgroup_index = (cgroup_task == p)
                 ? index
                 : ((task_nice(cgroup_task) > 0) ? CPUTIME_NICE : CPUTIME_USER);

    account_cpustat_field(index, cputime);
    account_cgroup_field(cgroup_task, cgroup_index, cputime);
}

        proxy execution rq                       cgroup stats
   +----------------------------+           +-------------------------+
   | rq->donor         (owner)  |--usage--> | donor-cgroup: usage_usec|
   | rq->curr       (driver)    |--u/sys--> | exec-cgroup : u/sys     |
   | rq->cputime_donor (owner)  |           |                         |
   +----------------------------+           +-------------------------+
            |   sched_cputime_donor_changed()
            |   1) flush vtime of rq->curr
            |   2) rq->cputime_donor = new_donor
            v
   +----------------------------+
   | vtime_flush_pending(curr) | -- account_user_time / account_system_time
   +----------------------------+    routed to cputime_donor

类比

把代理执行想成"代驾"：

donor = 车主，付油费、对外签单。
execution task = 临时司机，实际驾驶。
cgroup_account_cputime() 把"油费总额"记到车主账上（aa4f74dfd42b 的设计）。
但 tick/vtime 路径上的"驾驶时长 / 怠速时长"却记到了司机的 cgroup。
补丁试图把"驾驶/怠速时长"也算给车主，让账统一在车主名下。
Tejun 的反驳：用户空间习惯"谁开车记谁的账"，更合理的修法是把油费总额也从车主账改成司机账——账永远跟着开车的司机走。
Hui 接受这个更简单的方向，预计 v2 会丢弃 cputime boundary 与 donor 生命周期管理。

Highlight：风险与注意点

cputime_adjust() 内部会把 user/sys 按 usage_usec 的比例重新对齐，原 commit message 把问题描述为"用户可见的 cpu.stat 不一致"有些过度；Tejun 指出 user/sys 与 usage 的偏差在用户态可见窗口里不会长期失衡。
cputime_donor_hold + get_task_struct 引入新的 task 引用生命周期，异常/抢占路径上若漏 put_task_struct 会出现 task 引用泄漏。
sched_cputime_donor_changed / sched_cputime_switch 三种上下文（rq lock held / lockdep released across switch / idle）下手动 lockdep_assert_*，任何新增 caller 都必须重新审视锁状态。
vtime_flush_pending 同时存在于 CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_GEN 与 _NATIVE 两条路径下，跨架构（idle 退出、IRQ exit、guest）的一致性需要单独验证。
Tejun 倾向"cgroup 全部跟随 execution context"，Hui 也认同；v2 大概率会重写为更小的修复，丢掉 cputime boundary 与 donor 生命周期机制，下游评审应关注重写后是否真的只改 cgroup 总量侧。
Tejun 提到"先听 John 的意见"——指 John Stultz（proxy execution 的主要维护者），最终落地方向取决于他对该模型的取舍。
lore body 中 commit message 文本被截断在 ...this can ch，review/翻译需自行补全；正式合入前应重放补丁取得完整 diff。

版本变化

本帖仅 v1 草稿；按 Tejun/Hui 的讨论，v2 方向预计：

丢弃 cputime_donor / cputime_donor_hold；
丢弃 sched_cputime_donor_changed / sched_cputime_donor_defer / sched_cputime_switch；
不再拆 account_cpustat_field / account_cgroup_field，恢复单一 task_group_account_field 路径；
改为让 cgroup_account_cputime() 按 current（execution task）计 usage_usec，使 cgroup 整体跟随 execution context；
关注 v2 是否真的能"砍掉" cputime boundary 与 donor 生命周期作为简化收益。

一句话总结

Hui Su 试图把 cgroup user/system 字段也对齐到 donor，与 aa4f74dfd42b 的 donor-based 用量统计保持自洽；Tejun 指出用户空间以 execution context 为准且 cputime_adjust() 会重对齐 user/sys，cgroup 应整体跟随 execution task，Hui 同意并准备重写为更小的修复，等待 John Stultz 评审 proxy execution 的 cgroup 模型。

[PATCH] sched/cputime: Account cgroup fields to the scheduling context

LLM 分析