ronnie
2022-10-14 1504bb53e29d3d46222c0b3ea994fc494b48e153
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
/*
 * Copyright (C) 2019 The Android Open Source Project
 *
 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 * you may not use this file except in compliance with the License.
 * You may obtain a copy of the License at
 *
 *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 *
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 * See the License for the specific language governing permissions and
 * limitations under the License.
 */
 
#define LOG_TAG "libtimeinstate"
 
#include "cputimeinstate.h"
 
#include <dirent.h>
#include <errno.h>
#include <inttypes.h>
 
#include <mutex>
#include <set>
#include <string>
#include <unordered_map>
#include <vector>
 
#include <android-base/file.h>
#include <android-base/parseint.h>
#include <android-base/stringprintf.h>
#include <android-base/strings.h>
#include <android-base/unique_fd.h>
#include <bpf/BpfMap.h>
#include <libbpf.h>
#include <log/log.h>
 
#define BPF_FS_PATH "/sys/fs/bpf/"
 
using android::base::StringPrintf;
using android::base::unique_fd;
 
namespace android {
namespace bpf {
 
struct time_key_t {
    uint32_t uid;
    uint32_t freq;
};
 
struct val_t {
    uint64_t ar[100];
};
 
static std::mutex gInitializedMutex;
static bool gInitialized = false;
static uint32_t gNPolicies = 0;
static std::vector<std::vector<uint32_t>> gPolicyFreqs;
static std::vector<std::vector<uint32_t>> gPolicyCpus;
static std::set<uint32_t> gAllFreqs;
static unique_fd gMapFd;
 
static bool readNumbersFromFile(const std::string &path, std::vector<uint32_t> *out) {
    std::string data;
 
    if (!android::base::ReadFileToString(path, &data)) return false;
 
    auto strings = android::base::Split(data, " \n");
    for (const auto &s : strings) {
        if (s.empty()) continue;
        uint32_t n;
        if (!android::base::ParseUint(s, &n)) return false;
        out->emplace_back(n);
    }
    return true;
}
 
static int isPolicyFile(const struct dirent *d) {
    return android::base::StartsWith(d->d_name, "policy");
}
 
static int comparePolicyFiles(const struct dirent **d1, const struct dirent **d2) {
    uint32_t policyN1, policyN2;
    if (sscanf((*d1)->d_name, "policy%" SCNu32 "", &policyN1) != 1 ||
        sscanf((*d2)->d_name, "policy%" SCNu32 "", &policyN2) != 1)
        return 0;
    return policyN1 - policyN2;
}
 
static bool initGlobals() {
    std::lock_guard<std::mutex> guard(gInitializedMutex);
    if (gInitialized) return true;
 
    struct dirent **dirlist;
    const char basepath[] = "/sys/devices/system/cpu/cpufreq";
    int ret = scandir(basepath, &dirlist, isPolicyFile, comparePolicyFiles);
    if (ret == -1) return false;
    gNPolicies = ret;
 
    std::vector<std::string> policyFileNames;
    for (uint32_t i = 0; i < gNPolicies; ++i) {
        policyFileNames.emplace_back(dirlist[i]->d_name);
        free(dirlist[i]);
    }
    free(dirlist);
 
    for (const auto &policy : policyFileNames) {
        std::vector<uint32_t> freqs;
        for (const auto &name : {"available", "boost"}) {
            std::string path =
                    StringPrintf("%s/%s/scaling_%s_frequencies", basepath, policy.c_str(), name);
            if (!readNumbersFromFile(path, &freqs)) return false;
        }
        std::sort(freqs.begin(), freqs.end());
        gPolicyFreqs.emplace_back(freqs);
 
        for (auto freq : freqs) gAllFreqs.insert(freq);
 
        std::vector<uint32_t> cpus;
        std::string path = StringPrintf("%s/%s/%s", basepath, policy.c_str(), "related_cpus");
        if (!readNumbersFromFile(path, &cpus)) return false;
        gPolicyCpus.emplace_back(cpus);
    }
 
    gMapFd = unique_fd{bpf_obj_get(BPF_FS_PATH "map_time_in_state_uid_times")};
    if (gMapFd < 0) return false;
 
    gInitialized = true;
    return true;
}
 
static bool attachTracepointProgram(const std::string &eventType, const std::string &eventName) {
    std::string path = StringPrintf(BPF_FS_PATH "prog_time_in_state_tracepoint_%s_%s",
                                    eventType.c_str(), eventName.c_str());
    int prog_fd = bpf_obj_get(path.c_str());
    if (prog_fd < 0) return false;
    return bpf_attach_tracepoint(prog_fd, eventType.c_str(), eventName.c_str()) >= 0;
}
 
// Start tracking and aggregating data to be reported by getUidCpuFreqTimes and getUidsCpuFreqTimes.
// Returns true on success, false otherwise.
// Tracking is active only once a live process has successfully called this function; if the calling
// process dies then it must be called again to resume tracking.
// This function should *not* be called while tracking is already active; doing so is unnecessary
// and can lead to accounting errors.
bool startTrackingUidCpuFreqTimes() {
    return attachTracepointProgram("sched", "sched_switch") &&
            attachTracepointProgram("power", "cpu_frequency");
}
 
// Retrieve the times in ns that uid spent running at each CPU frequency and store in freqTimes.
// Returns false on error. Otherwise, returns true and populates freqTimes with a vector of vectors
// using the format:
// [[t0_0, t0_1, ...],
//  [t1_0, t1_1, ...], ...]
// where ti_j is the ns that uid spent running on the ith cluster at that cluster's jth lowest freq.
bool getUidCpuFreqTimes(uint32_t uid, std::vector<std::vector<uint64_t>> *freqTimes) {
    if (!gInitialized && !initGlobals()) return false;
    time_key_t key = {.uid = uid, .freq = 0};
 
    freqTimes->clear();
    freqTimes->resize(gNPolicies);
    std::vector<uint32_t> idxs(gNPolicies, 0);
 
    val_t value;
    for (uint32_t freq : gAllFreqs) {
        key.freq = freq;
        int ret = findMapEntry(gMapFd, &key, &value);
        if (ret) {
            if (errno == ENOENT)
                memset(&value.ar, 0, sizeof(value.ar));
            else
                return false;
        }
        for (uint32_t i = 0; i < gNPolicies; ++i) {
            if (idxs[i] == gPolicyFreqs[i].size() || freq != gPolicyFreqs[i][idxs[i]]) continue;
            uint64_t time = 0;
            for (uint32_t cpu : gPolicyCpus[i]) time += value.ar[cpu];
            idxs[i] += 1;
            (*freqTimes)[i].emplace_back(time);
        }
    }
 
    return true;
}
 
// Retrieve the times in ns that each uid spent running at each CPU freq and store in freqTimeMap.
// Returns false on error. Otherwise, returns true and populates freqTimeMap with a map from uids to
// vectors of vectors using the format:
// { uid0 -> [[t0_0_0, t0_0_1, ...], [t0_1_0, t0_1_1, ...], ...],
//   uid1 -> [[t1_0_0, t1_0_1, ...], [t1_1_0, t1_1_1, ...], ...], ... }
// where ti_j_k is the ns uid i spent running on the jth cluster at the cluster's kth lowest freq.
bool getUidsCpuFreqTimes(
        std::unordered_map<uint32_t, std::vector<std::vector<uint64_t>>> *freqTimeMap) {
    if (!gInitialized && !initGlobals()) return false;
 
    int fd = bpf_obj_get(BPF_FS_PATH "map_time_in_state_uid_times");
    if (fd < 0) return false;
    BpfMap<time_key_t, val_t> m(fd);
 
    std::vector<std::unordered_map<uint32_t, uint32_t>> policyFreqIdxs;
    for (uint32_t i = 0; i < gNPolicies; ++i) {
        std::unordered_map<uint32_t, uint32_t> freqIdxs;
        for (size_t j = 0; j < gPolicyFreqs[i].size(); ++j) freqIdxs[gPolicyFreqs[i][j]] = j;
        policyFreqIdxs.emplace_back(freqIdxs);
    }
 
    auto fn = [freqTimeMap, &policyFreqIdxs](const time_key_t &key, const val_t &val,
                                             const BpfMap<time_key_t, val_t> &) {
        if (freqTimeMap->find(key.uid) == freqTimeMap->end()) {
            (*freqTimeMap)[key.uid].resize(gNPolicies);
            for (uint32_t i = 0; i < gNPolicies; ++i) {
                (*freqTimeMap)[key.uid][i].resize(gPolicyFreqs[i].size(), 0);
            }
        }
 
        for (size_t policy = 0; policy < gNPolicies; ++policy) {
            for (const auto &cpu : gPolicyCpus[policy]) {
                auto freqIdx = policyFreqIdxs[policy][key.freq];
                (*freqTimeMap)[key.uid][policy][freqIdx] += val.ar[cpu];
            }
        }
        return android::netdutils::status::ok;
    };
    return isOk(m.iterateWithValue(fn));
}
 
// Clear all time in state data for a given uid. Returns false on error, true otherwise.
bool clearUidCpuFreqTimes(uint32_t uid) {
    if (!gInitialized && !initGlobals()) return false;
    time_key_t key = {.uid = uid, .freq = 0};
 
    std::vector<uint32_t> idxs(gNPolicies, 0);
    for (auto freq : gAllFreqs) {
        key.freq = freq;
        if (deleteMapEntry(gMapFd, &key) && errno != ENOENT) return false;
    }
    return true;
}
 
} // namespace bpf
} // namespace android