kernel/sched_fair.c

   1 /*
   2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
   5  *
   6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
   7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
   8  *
   9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
  10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
  11  *
  12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
  13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
  14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
  15  *
  16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
  17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
  18  *
  19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
  20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
  21  */
  22
  23 /*
  24  * Tunables that become constants when CONFIG_SCHED_DEBUG is off:
  25  */
  26 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
  27 # define const_debug __read_mostly
  28 #else
  29 # define const_debug static const
  30 #endif
  31
  32 /*
  33  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
  34  * (default: 20ms, units: nanoseconds)
  35  *
  36  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
  37  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length.
  38  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
  39  *  run vmstat and monitor the context-switches field)
  40  *
  41  * On SMP systems the value of this is multiplied by the log2 of the
  42  * number of CPUs. (i.e. factor 2x on 2-way systems, 3x on 4-way
  43  * systems, 4x on 8-way systems, 5x on 16-way systems, etc.)
  44  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
  45  */
  46 const_debug unsigned int sysctl_sched_latency = 20000000ULL;
  47
  48 /*
  49  * After fork, child runs first. (default) If set to 0 then
  50  * parent will (try to) run first.
  51  */
  52 const_debug unsigned int sysctl_sched_child_runs_first = 1;
  53
  54 /*
  55  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
  56  * (default: 2 msec, units: nanoseconds)
  57  */
  58 unsigned int sysctl_sched_min_granularity __read_mostly = 2000000ULL;
  59
  60 /*
  61  * sys_sched_yield() compat mode
  62  *
  63  * This option switches the agressive yield implementation of the
  64  * old scheduler back on.
  65  */
  66 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_compat_yield;
  67
  68 /*
  69  * SCHED_BATCH wake-up granularity.
  70  * (default: 25 msec, units: nanoseconds)
  71  *
  72  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
  73  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
  74  * have immediate wakeup/sleep latencies.
  75  */
  76 const_debug unsigned int sysctl_sched_batch_wakeup_granularity = 25000000UL;
  77
  78 /*
  79  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
  80  * (default: 1 msec, units: nanoseconds)
  81  *
  82  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
  83  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
  84  * have immediate wakeup/sleep latencies.
  85  */
  86 const_debug unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
  87
  88 unsigned int sysctl_sched_runtime_limit __read_mostly;
  89
  90 /*
  91  * Debugging: various feature bits
  92  */
  93 enum {
  94         SCHED_FEAT_FAIR_SLEEPERS        = 1,
  95         SCHED_FEAT_SLEEPER_AVG          = 2,
  96         SCHED_FEAT_SLEEPER_LOAD_AVG     = 4,
  97         SCHED_FEAT_START_DEBIT          = 8,
  98         SCHED_FEAT_SKIP_INITIAL         = 16,
  99 };
 100
 101 const_debug unsigned int sysctl_sched_features =
 102                 SCHED_FEAT_FAIR_SLEEPERS        *1 |
 103                 SCHED_FEAT_SLEEPER_AVG          *0 |
 104                 SCHED_FEAT_SLEEPER_LOAD_AVG     *1 |
 105                 SCHED_FEAT_START_DEBIT          *1 |
 106                 SCHED_FEAT_SKIP_INITIAL         *0;
 107
 108 #define sched_feat(x) (sysctl_sched_features & SCHED_FEAT_##x)
 109
 110 extern struct sched_class fair_sched_class;
 111
 112 /**************************************************************
 113  * CFS operations on generic schedulable entities:
 114  */
 115
 116 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
 117
 118 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
 119 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
 120 {
 121         return cfs_rq->rq;
 122 }
 123
 124 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
 125 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
 126
 127 #else   /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
 128
 129 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
 130 {
 131         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
 132 }
 133
 134 #define entity_is_task(se)      1
 135
 136 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
 137
 138 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
 139 {
 140         return container_of(se, struct task_struct, se);
 141 }
 142
 143
 144 /**************************************************************
 145  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
 146  */
 147
 148 /*
 149  * Enqueue an entity into the rb-tree:
 150  */
 151 static void
 152 __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 153 {
 154         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
 155         struct rb_node *parent = NULL;
 156         struct sched_entity *entry;
 157         s64 key = se->fair_key;
 158         int leftmost = 1;
 159
 160         /*
 161          * Find the right place in the rbtree:
 162          */
 163         while (*link) {
 164                 parent = *link;
 165                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
 166                 /*
 167                  * We dont care about collisions. Nodes with
 168                  * the same key stay together.
 169                  */
 170                 if (key - entry->fair_key < 0) {
 171                         link = &parent->rb_left;
 172                 } else {
 173                         link = &parent->rb_right;
 174                         leftmost = 0;
 175                 }
 176         }
 177
 178         /*
 179          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
 180          * used):
 181          */
 182         if (leftmost)
 183                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
 184
 185         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
 186         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
 187         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
 188         cfs_rq->nr_running++;
 189         se->on_rq = 1;
 190
 191         schedstat_add(cfs_rq, wait_runtime, se->wait_runtime);
 192 }
 193
 194 static void
 195 __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 196 {
 197         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node)
 198                 cfs_rq->rb_leftmost = rb_next(&se->run_node);
 199         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
 200         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
 201         cfs_rq->nr_running--;
 202         se->on_rq = 0;
 203
 204         schedstat_add(cfs_rq, wait_runtime, -se->wait_runtime);
 205 }
 206
 207 static inline struct rb_node *first_fair(struct cfs_rq *cfs_rq)
 208 {
 209         return cfs_rq->rb_leftmost;
 210 }
 211
 212 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
 213 {
 214         return rb_entry(first_fair(cfs_rq), struct sched_entity, run_node);
 215 }
 216
 217 /**************************************************************
 218  * Scheduling class statistics methods:
 219  */
 220
 221 /*
 222  * Calculate the preemption granularity needed to schedule every
 223  * runnable task once per sysctl_sched_latency amount of time.
 224  * (down to a sensible low limit on granularity)
 225  *
 226  * For example, if there are 2 tasks running and latency is 10 msecs,
 227  * we switch tasks every 5 msecs. If we have 3 tasks running, we have
 228  * to switch tasks every 3.33 msecs to get a 10 msecs observed latency
 229  * for each task. We do finer and finer scheduling up to until we
 230  * reach the minimum granularity value.
 231  *
 232  * To achieve this we use the following dynamic-granularity rule:
 233  *
 234  *    gran = lat/nr - lat/nr/nr
 235  *
 236  * This comes out of the following equations:
 237  *
 238  *    kA1 + gran = kB1
 239  *    kB2 + gran = kA2
 240  *    kA2 = kA1
 241  *    kB2 = kB1 - d + d/nr
 242  *    lat = d * nr
 243  *
 244  * Where 'k' is key, 'A' is task A (waiting), 'B' is task B (running),
 245  * '1' is start of time, '2' is end of time, 'd' is delay between
 246  * 1 and 2 (during which task B was running), 'nr' is number of tasks
 247  * running, 'lat' is the the period of each task. ('lat' is the
 248  * sched_latency that we aim for.)
 249  */
 250 static long
 251 sched_granularity(struct cfs_rq *cfs_rq)
 252 {
 253         unsigned int gran = sysctl_sched_latency;
 254         unsigned int nr = cfs_rq->nr_running;
 255
 256         if (nr > 1) {
 257                 gran = gran/nr - gran/nr/nr;
 258                 gran = max(gran, sysctl_sched_min_granularity);
 259         }
 260
 261         return gran;
 262 }
 263
 264 /*
 265  * We rescale the rescheduling granularity of tasks according to their
 266  * nice level, but only linearly, not exponentially:
 267  */
 268 static long
 269 niced_granularity(struct sched_entity *curr, unsigned long granularity)
 270 {
 271         u64 tmp;
 272
 273         if (likely(curr->load.weight == NICE_0_LOAD))
 274                 return granularity;
 275         /*
 276          * Positive nice levels get the same granularity as nice-0:
 277          */
 278         if (likely(curr->load.weight < NICE_0_LOAD)) {
 279                 tmp = curr->load.weight * (u64)granularity;
 280                 return (long) (tmp >> NICE_0_SHIFT);
 281         }
 282         /*
 283          * Negative nice level tasks get linearly finer
 284          * granularity:
 285          */
 286         tmp = curr->load.inv_weight * (u64)granularity;
 287
 288         /*
 289          * It will always fit into 'long':
 290          */
 291         return (long) (tmp >> (WMULT_SHIFT-NICE_0_SHIFT));
 292 }
 293
 294 static inline void
 295 limit_wait_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 296 {
 297         long limit = sysctl_sched_runtime_limit;
 298
 299         /*
 300          * Niced tasks have the same history dynamic range as
 301          * non-niced tasks:
 302          */
 303         if (unlikely(se->wait_runtime > limit)) {
 304                 se->wait_runtime = limit;
 305                 schedstat_inc(se, wait_runtime_overruns);
 306                 schedstat_inc(cfs_rq, wait_runtime_overruns);
 307         }
 308         if (unlikely(se->wait_runtime < -limit)) {
 309                 se->wait_runtime = -limit;
 310                 schedstat_inc(se, wait_runtime_underruns);
 311                 schedstat_inc(cfs_rq, wait_runtime_underruns);
 312         }
 313 }
 314
 315 static inline void
 316 __add_wait_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, long delta)
 317 {
 318         se->wait_runtime += delta;
 319         schedstat_add(se, sum_wait_runtime, delta);
 320         limit_wait_runtime(cfs_rq, se);
 321 }
 322
 323 static void
 324 add_wait_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, long delta)
 325 {
 326         schedstat_add(cfs_rq, wait_runtime, -se->wait_runtime);
 327         __add_wait_runtime(cfs_rq, se, delta);
 328         schedstat_add(cfs_rq, wait_runtime, se->wait_runtime);
 329 }
 330
 331 /*
 332  * Update the current task's runtime statistics. Skip current tasks that
 333  * are not in our scheduling class.
 334  */
 335 static inline void
 336 __update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr,
 337               unsigned long delta_exec)
 338 {
 339         unsigned long delta, delta_fair, delta_mine;
 340         struct load_weight *lw = &cfs_rq->load;
 341         unsigned long load = lw->weight;
 342
 343         schedstat_set(curr->exec_max, max((u64)delta_exec, curr->exec_max));
 344
 345         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
 346         cfs_rq->exec_clock += delta_exec;
 347
 348         if (unlikely(!load))
 349                 return;
 350
 351         delta_fair = calc_delta_fair(delta_exec, lw);
 352         delta_mine = calc_delta_mine(delta_exec, curr->load.weight, lw);
 353
 354         if (cfs_rq->sleeper_bonus > sysctl_sched_min_granularity) {
 355                 delta = min((u64)delta_mine, cfs_rq->sleeper_bonus);
 356                 delta = min(delta, (unsigned long)(
 357                         (long)sysctl_sched_runtime_limit - curr->wait_runtime));
 358                 cfs_rq->sleeper_bonus -= delta;
 359                 delta_mine -= delta;
 360         }
 361
 362         cfs_rq->fair_clock += delta_fair;
 363         /*
 364          * We executed delta_exec amount of time on the CPU,
 365          * but we were only entitled to delta_mine amount of
 366          * time during that period (if nr_running == 1 then
 367          * the two values are equal)
 368          * [Note: delta_mine - delta_exec is negative]:
 369          */
 370         add_wait_runtime(cfs_rq, curr, delta_mine - delta_exec);
 371 }
 372
 373 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
 374 {
 375         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
 376         u64 now = rq_of(cfs_rq)->clock;
 377         unsigned long delta_exec;
 378
 379         if (unlikely(!curr))
 380                 return;
 381
 382         /*
 383          * Get the amount of time the current task was running
 384          * since the last time we changed load (this cannot
 385          * overflow on 32 bits):
 386          */
 387         delta_exec = (unsigned long)(now - curr->exec_start);
 388
 389         __update_curr(cfs_rq, curr, delta_exec);
 390         curr->exec_start = now;
 391 }
 392
 393 static inline void
 394 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 395 {
 396         se->wait_start_fair = cfs_rq->fair_clock;
 397         schedstat_set(se->wait_start, rq_of(cfs_rq)->clock);
 398 }
 399
 400 /*
 401  * We calculate fair deltas here, so protect against the random effects
 402  * of a multiplication overflow by capping it to the runtime limit:
 403  */
 404 #if BITS_PER_LONG == 32
 405 static inline unsigned long
 406 calc_weighted(unsigned long delta, unsigned long weight, int shift)
 407 {
 408         u64 tmp = (u64)delta * weight >> shift;
 409
 410         if (unlikely(tmp > sysctl_sched_runtime_limit*2))
 411                 return sysctl_sched_runtime_limit*2;
 412         return tmp;
 413 }
 414 #else
 415 static inline unsigned long
 416 calc_weighted(unsigned long delta, unsigned long weight, int shift)
 417 {
 418         return delta * weight >> shift;
 419 }
 420 #endif
 421
 422 /*
 423  * Task is being enqueued - update stats:
 424  */
 425 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 426 {
 427         s64 key;
 428
 429         /*
 430          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
 431          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
 432          */
 433         if (se != cfs_rq->curr)
 434                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
 435         /*
 436          * Update the key:
 437          */
 438         key = cfs_rq->fair_clock;
 439
 440         /*
 441          * Optimize the common nice 0 case:
 442          */
 443         if (likely(se->load.weight == NICE_0_LOAD)) {
 444                 key -= se->wait_runtime;
 445         } else {
 446                 u64 tmp;
 447
 448                 if (se->wait_runtime < 0) {
 449                         tmp = -se->wait_runtime;
 450                         key += (tmp * se->load.inv_weight) >>
 451                                         (WMULT_SHIFT - NICE_0_SHIFT);
 452                 } else {
 453                         tmp = se->wait_runtime;
 454                         key -= (tmp * se->load.inv_weight) >>
 455                                         (WMULT_SHIFT - NICE_0_SHIFT);
 456                 }
 457         }
 458
 459         se->fair_key = key;
 460 }
 461
 462 /*
 463  * Note: must be called with a freshly updated rq->fair_clock.
 464  */
 465 static inline void
 466 __update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
 467                         unsigned long delta_fair)
 468 {
 469         schedstat_set(se->wait_max, max(se->wait_max,
 470                         rq_of(cfs_rq)->clock - se->wait_start));
 471
 472         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
 473                 delta_fair = calc_weighted(delta_fair, se->load.weight,
 474                                                         NICE_0_SHIFT);
 475
 476         add_wait_runtime(cfs_rq, se, delta_fair);
 477 }
 478
 479 static void
 480 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 481 {
 482         unsigned long delta_fair;
 483
 484         if (unlikely(!se->wait_start_fair))
 485                 return;
 486
 487         delta_fair = (unsigned long)min((u64)(2*sysctl_sched_runtime_limit),
 488                         (u64)(cfs_rq->fair_clock - se->wait_start_fair));
 489
 490         __update_stats_wait_end(cfs_rq, se, delta_fair);
 491
 492         se->wait_start_fair = 0;
 493         schedstat_set(se->wait_start, 0);
 494 }
 495
 496 static inline void
 497 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 498 {
 499         update_curr(cfs_rq);
 500         /*
 501          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
 502          * waiting task:
 503          */
 504         if (se != cfs_rq->curr)
 505                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
 506 }
 507
 508 /*
 509  * We are picking a new current task - update its stats:
 510  */
 511 static inline void
 512 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 513 {
 514         /*
 515          * We are starting a new run period:
 516          */
 517         se->exec_start = rq_of(cfs_rq)->clock;
 518 }
 519
 520 /*
 521  * We are descheduling a task - update its stats:
 522  */
 523 static inline void
 524 update_stats_curr_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 525 {
 526         se->exec_start = 0;
 527 }
 528
 529 /**************************************************
 530  * Scheduling class queueing methods:
 531  */
 532
 533 static void __enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
 534                               unsigned long delta_fair)
 535 {
 536         unsigned long load = cfs_rq->load.weight;
 537         long prev_runtime;
 538
 539         /*
 540          * Do not boost sleepers if there's too much bonus 'in flight'
 541          * already:
 542          */
 543         if (unlikely(cfs_rq->sleeper_bonus > sysctl_sched_runtime_limit))
 544                 return;
 545
 546         if (sched_feat(SLEEPER_LOAD_AVG))
 547                 load = rq_of(cfs_rq)->cpu_load[2];
 548
 549         /*
 550          * Fix up delta_fair with the effect of us running
 551          * during the whole sleep period:
 552          */
 553         if (sched_feat(SLEEPER_AVG))
 554                 delta_fair = div64_likely32((u64)delta_fair * load,
 555                                                 load + se->load.weight);
 556
 557         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
 558                 delta_fair = calc_weighted(delta_fair, se->load.weight,
 559                                                         NICE_0_SHIFT);
 560
 561         prev_runtime = se->wait_runtime;
 562         __add_wait_runtime(cfs_rq, se, delta_fair);
 563         delta_fair = se->wait_runtime - prev_runtime;
 564
 565         /*
 566          * Track the amount of bonus we've given to sleepers:
 567          */
 568         cfs_rq->sleeper_bonus += delta_fair;
 569 }
 570
 571 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 572 {
 573         struct task_struct *tsk = task_of(se);
 574         unsigned long delta_fair;
 575
 576         if ((entity_is_task(se) && tsk->policy == SCHED_BATCH) ||
 577                          !sched_feat(FAIR_SLEEPERS))
 578                 return;
 579
 580         delta_fair = (unsigned long)min((u64)(2*sysctl_sched_runtime_limit),
 581                 (u64)(cfs_rq->fair_clock - se->sleep_start_fair));
 582
 583         __enqueue_sleeper(cfs_rq, se, delta_fair);
 584
 585         se->sleep_start_fair = 0;
 586
 587 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
 588         if (se->sleep_start) {
 589                 u64 delta = rq_of(cfs_rq)->clock - se->sleep_start;
 590
 591                 if ((s64)delta < 0)
 592                         delta = 0;
 593
 594                 if (unlikely(delta > se->sleep_max))
 595                         se->sleep_max = delta;
 596
 597                 se->sleep_start = 0;
 598                 se->sum_sleep_runtime += delta;
 599         }
 600         if (se->block_start) {
 601                 u64 delta = rq_of(cfs_rq)->clock - se->block_start;
 602
 603                 if ((s64)delta < 0)
 604                         delta = 0;
 605
 606                 if (unlikely(delta > se->block_max))
 607                         se->block_max = delta;
 608
 609                 se->block_start = 0;
 610                 se->sum_sleep_runtime += delta;
 611
 612                 /*
 613                  * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by 20 to
 614                  * get a milliseconds-range estimation of the amount of
 615                  * time that the task spent sleeping:
 616                  */
 617                 if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
 618                         profile_hits(SLEEP_PROFILING, (void *)get_wchan(tsk),
 619                                      delta >> 20);
 620                 }
 621         }
 622 #endif
 623 }
 624
 625 static void
 626 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int wakeup)
 627 {
 628         /*
 629          * Update the fair clock.
 630          */
 631         update_curr(cfs_rq);
 632
 633         if (wakeup)
 634                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
 635
 636         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
 637         __enqueue_entity(cfs_rq, se);
 638 }
 639
 640 static void
 641 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int sleep)
 642 {
 643         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
 644         if (sleep) {
 645                 se->sleep_start_fair = cfs_rq->fair_clock;
 646 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
 647                 if (entity_is_task(se)) {
 648                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
 649
 650                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
 651                                 se->sleep_start = rq_of(cfs_rq)->clock;
 652                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
 653                                 se->block_start = rq_of(cfs_rq)->clock;
 654                 }
 655 #endif
 656         }
 657         __dequeue_entity(cfs_rq, se);
 658 }
 659
 660 /*
 661  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
 662  */
 663 static void
 664 __check_preempt_curr_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
 665                           struct sched_entity *curr, unsigned long granularity)
 666 {
 667         s64 __delta = curr->fair_key - se->fair_key;
 668         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
 669
 670         /*
 671          * ideal_runtime is compared against sum_exec_runtime, which is
 672          * walltime, hence do not scale.
 673          */
 674         ideal_runtime = max(sysctl_sched_latency / cfs_rq->nr_running,
 675                         (unsigned long)sysctl_sched_min_granularity);
 676
 677         /*
 678          * If we executed more than what the latency constraint suggests,
 679          * reduce the rescheduling granularity. This way the total latency
 680          * of how much a task is not scheduled converges to
 681          * sysctl_sched_latency:
 682          */
 683         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
 684         if (delta_exec > ideal_runtime)
 685                 granularity = 0;
 686
 687         /*
 688          * Take scheduling granularity into account - do not
 689          * preempt the current task unless the best task has
 690          * a larger than sched_granularity fairness advantage:
 691          *
 692          * scale granularity as key space is in fair_clock.
 693          */
 694         if (__delta > niced_granularity(curr, granularity))
 695                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
 696 }
 697
 698 static inline void
 699 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 700 {
 701         /*
 702          * Any task has to be enqueued before it get to execute on
 703          * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
 704          * runqueue. (note, here we rely on pick_next_task() having
 705          * done a put_prev_task_fair() shortly before this, which
 706          * updated rq->fair_clock - used by update_stats_wait_end())
 707          */
 708         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
 709         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
 710         cfs_rq->curr = se;
 711 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
 712         /*
 713          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
 714          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
 715          * when there are only lesser-weight tasks around):
 716          */
 717         if (rq_of(cfs_rq)->ls.load.weight >= 2*se->load.weight) {
 718                 se->slice_max = max(se->slice_max,
 719                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
 720         }
 721 #endif
 722         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
 723 }
 724
 725 static struct sched_entity *pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
 726 {
 727         struct sched_entity *se = __pick_next_entity(cfs_rq);
 728
 729         set_next_entity(cfs_rq, se);
 730
 731         return se;
 732 }
 733
 734 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
 735 {
 736         /*
 737          * If still on the runqueue then deactivate_task()
 738          * was not called and update_curr() has to be done:
 739          */
 740         if (prev->on_rq)
 741                 update_curr(cfs_rq);
 742
 743         update_stats_curr_end(cfs_rq, prev);
 744
 745         if (prev->on_rq)
 746                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
 747         cfs_rq->curr = NULL;
 748 }
 749
 750 static void entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
 751 {
 752         struct sched_entity *next;
 753
 754         /*
 755          * Dequeue and enqueue the task to update its
 756          * position within the tree:
 757          */
 758         dequeue_entity(cfs_rq, curr, 0);
 759         enqueue_entity(cfs_rq, curr, 0);
 760
 761         /*
 762          * Reschedule if another task tops the current one.
 763          */
 764         next = __pick_next_entity(cfs_rq);
 765         if (next == curr)
 766                 return;
 767
 768         __check_preempt_curr_fair(cfs_rq, next, curr,
 769                         sched_granularity(cfs_rq));
 770 }
 771
 772 /**************************************************
 773  * CFS operations on tasks:
 774  */
 775
 776 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
 777
 778 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
 779 #define for_each_sched_entity(se) \
 780                 for (; se; se = se->parent)
 781
 782 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
 783 {
 784         return p->se.cfs_rq;
 785 }
 786
 787 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
 788 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
 789 {
 790         return se->cfs_rq;
 791 }
 792
 793 /* runqueue "owned" by this group */
 794 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
 795 {
 796         return grp->my_q;
 797 }
 798
 799 /* Given a group's cfs_rq on one cpu, return its corresponding cfs_rq on
 800  * another cpu ('this_cpu')
 801  */
 802 static inline struct cfs_rq *cpu_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq, int this_cpu)
 803 {
 804         /* A later patch will take group into account */
 805         return &cpu_rq(this_cpu)->cfs;
 806 }
 807
 808 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
 809 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
 810         list_for_each_entry(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
 811
 812 /* Do the two (enqueued) tasks belong to the same group ? */
 813 static inline int is_same_group(struct task_struct *curr, struct task_struct *p)
 814 {
 815         if (curr->se.cfs_rq == p->se.cfs_rq)
 816                 return 1;
 817
 818         return 0;
 819 }
 820
 821 #else   /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
 822
 823 #define for_each_sched_entity(se) \
 824                 for (; se; se = NULL)
 825
 826 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
 827 {
 828         return &task_rq(p)->cfs;
 829 }
 830
 831 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
 832 {
 833         struct task_struct *p = task_of(se);
 834         struct rq *rq = task_rq(p);
 835
 836         return &rq->cfs;
 837 }
 838
 839 /* runqueue "owned" by this group */
 840 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
 841 {
 842         return NULL;
 843 }
 844
 845 static inline struct cfs_rq *cpu_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq, int this_cpu)
 846 {
 847         return &cpu_rq(this_cpu)->cfs;
 848 }
 849
 850 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
 851                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
 852
 853 static inline int is_same_group(struct task_struct *curr, struct task_struct *p)
 854 {
 855         return 1;
 856 }
 857
 858 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
 859
 860 /*
 861  * The enqueue_task method is called before nr_running is
 862  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
 863  * then put the task into the rbtree:
 864  */
 865 static void enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wakeup)
 866 {
 867         struct cfs_rq *cfs_rq;
 868         struct sched_entity *se = &p->se;
 869
 870         for_each_sched_entity(se) {
 871                 if (se->on_rq)
 872                         break;
 873                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
 874                 enqueue_entity(cfs_rq, se, wakeup);
 875         }
 876 }
 877
 878 /*
 879  * The dequeue_task method is called before nr_running is
 880  * decreased. We remove the task from the rbtree and
 881  * update the fair scheduling stats:
 882  */
 883 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int sleep)
 884 {
 885         struct cfs_rq *cfs_rq;
 886         struct sched_entity *se = &p->se;
 887
 888         for_each_sched_entity(se) {
 889                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
 890                 dequeue_entity(cfs_rq, se, sleep);
 891                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
 892                 if (cfs_rq->load.weight)
 893                         break;
 894         }
 895 }
 896
 897 /*
 898  * sched_yield() support is very simple - we dequeue and enqueue.
 899  *
 900  * If compat_yield is turned on then we requeue to the end of the tree.
 901  */
 902 static void yield_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
 903 {
 904         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
 905         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
 906         struct sched_entity *rightmost, *se = &p->se;
 907         struct rb_node *parent;
 908
 909         /*
 910          * Are we the only task in the tree?
 911          */
 912         if (unlikely(cfs_rq->nr_running == 1))
 913                 return;
 914
 915         if (likely(!sysctl_sched_compat_yield)) {
 916                 __update_rq_clock(rq);
 917                 /*
 918                  * Dequeue and enqueue the task to update its
 919                  * position within the tree:
 920                  */
 921                 dequeue_entity(cfs_rq, &p->se, 0);
 922                 enqueue_entity(cfs_rq, &p->se, 0);
 923
 924                 return;
 925         }
 926         /*
 927          * Find the rightmost entry in the rbtree:
 928          */
 929         do {
 930                 parent = *link;
 931                 link = &parent->rb_right;
 932         } while (*link);
 933
 934         rightmost = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
 935         /*
 936          * Already in the rightmost position?
 937          */
 938         if (unlikely(rightmost == se))
 939                 return;
 940
 941         /*
 942          * Minimally necessary key value to be last in the tree:
 943          */
 944         se->fair_key = rightmost->fair_key + 1;
 945
 946         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node)
 947                 cfs_rq->rb_leftmost = rb_next(&se->run_node);
 948         /*
 949          * Relink the task to the rightmost position:
 950          */
 951         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
 952         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
 953         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
 954 }
 955
 956 /*
 957  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
 958  */
 959 static void check_preempt_curr_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
 960 {
 961         struct task_struct *curr = rq->curr;
 962         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
 963         unsigned long gran;
 964
 965         if (unlikely(rt_prio(p->prio))) {
 966                 update_rq_clock(rq);
 967                 update_curr(cfs_rq);
 968                 resched_task(curr);
 969                 return;
 970         }
 971
 972         gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
 973         /*
 974          * Batch tasks prefer throughput over latency:
 975          */
 976         if (unlikely(p->policy == SCHED_BATCH))
 977                 gran = sysctl_sched_batch_wakeup_granularity;
 978
 979         if (is_same_group(curr, p))
 980                 __check_preempt_curr_fair(cfs_rq, &p->se, &curr->se, gran);
 981 }
 982
 983 static struct task_struct *pick_next_task_fair(struct rq *rq)
 984 {
 985         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
 986         struct sched_entity *se;
 987
 988         if (unlikely(!cfs_rq->nr_running))
 989                 return NULL;
 990
 991         do {
 992                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
 993                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
 994         } while (cfs_rq);
 995
 996         return task_of(se);
 997 }
 998
 999 /*
1000  * Account for a descheduled task:
1001  */
1002 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
1003 {
1004         struct sched_entity *se = &prev->se;
1005         struct cfs_rq *cfs_rq;
1006
1007         for_each_sched_entity(se) {
1008                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1009                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
1010         }
1011 }
1012
1013 /**************************************************
1014  * Fair scheduling class load-balancing methods:
1015  */
1016
1017 /*
1018  * Load-balancing iterator. Note: while the runqueue stays locked
1019  * during the whole iteration, the current task might be
1020  * dequeued so the iterator has to be dequeue-safe. Here we
1021  * achieve that by always pre-iterating before returning
1022  * the current task:
1023  */
1024 static inline struct task_struct *
1025 __load_balance_iterator(struct cfs_rq *cfs_rq, struct rb_node *curr)
1026 {
1027         struct task_struct *p;
1028
1029         if (!curr)
1030                 return NULL;
1031
1032         p = rb_entry(curr, struct task_struct, se.run_node);
1033         cfs_rq->rb_load_balance_curr = rb_next(curr);
1034
1035         return p;
1036 }
1037
1038 static struct task_struct *load_balance_start_fair(void *arg)
1039 {
1040         struct cfs_rq *cfs_rq = arg;
1041
1042         return __load_balance_iterator(cfs_rq, first_fair(cfs_rq));
1043 }
1044
1045 static struct task_struct *load_balance_next_fair(void *arg)
1046 {
1047         struct cfs_rq *cfs_rq = arg;
1048
1049         return __load_balance_iterator(cfs_rq, cfs_rq->rb_load_balance_curr);
1050 }
1051
1052 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1053 static int cfs_rq_best_prio(struct cfs_rq *cfs_rq)
1054 {
1055         struct sched_entity *curr;
1056         struct task_struct *p;
1057
1058         if (!cfs_rq->nr_running)
1059                 return MAX_PRIO;
1060
1061         curr = __pick_next_entity(cfs_rq);
1062         p = task_of(curr);
1063
1064         return p->prio;
1065 }
1066 #endif
1067
1068 static unsigned long
1069 load_balance_fair(struct rq *this_rq, int this_cpu, struct rq *busiest,
1070                   unsigned long max_nr_move, unsigned long max_load_move,
1071                   struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
1072                   int *all_pinned, int *this_best_prio)
1073 {
1074         struct cfs_rq *busy_cfs_rq;
1075         unsigned long load_moved, total_nr_moved = 0, nr_moved;
1076         long rem_load_move = max_load_move;
1077         struct rq_iterator cfs_rq_iterator;
1078
1079         cfs_rq_iterator.start = load_balance_start_fair;
1080         cfs_rq_iterator.next = load_balance_next_fair;
1081
1082         for_each_leaf_cfs_rq(busiest, busy_cfs_rq) {
1083 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1084                 struct cfs_rq *this_cfs_rq;
1085                 long imbalance;
1086                 unsigned long maxload;
1087
1088                 this_cfs_rq = cpu_cfs_rq(busy_cfs_rq, this_cpu);
1089
1090                 imbalance = busy_cfs_rq->load.weight - this_cfs_rq->load.weight;
1091                 /* Don't pull if this_cfs_rq has more load than busy_cfs_rq */
1092                 if (imbalance <= 0)
1093                         continue;
1094
1095                 /* Don't pull more than imbalance/2 */
1096                 imbalance /= 2;
1097                 maxload = min(rem_load_move, imbalance);
1098
1099                 *this_best_prio = cfs_rq_best_prio(this_cfs_rq);
1100 #else
1101 # define maxload rem_load_move
1102 #endif
1103                 /* pass busy_cfs_rq argument into
1104                  * load_balance_[start|next]_fair iterators
1105                  */
1106                 cfs_rq_iterator.arg = busy_cfs_rq;
1107                 nr_moved = balance_tasks(this_rq, this_cpu, busiest,
1108                                 max_nr_move, maxload, sd, idle, all_pinned,
1109                                 &load_moved, this_best_prio, &cfs_rq_iterator);
1110
1111                 total_nr_moved += nr_moved;
1112                 max_nr_move -= nr_moved;
1113                 rem_load_move -= load_moved;
1114
1115                 if (max_nr_move <= 0 || rem_load_move <= 0)
1116                         break;
1117         }
1118
1119         return max_load_move - rem_load_move;
1120 }
1121
1122 /*
1123  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
1124  */
1125 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1126 {
1127         struct cfs_rq *cfs_rq;
1128         struct sched_entity *se = &curr->se;
1129
1130         for_each_sched_entity(se) {
1131                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1132                 entity_tick(cfs_rq, se);
1133         }
1134 }
1135
1136 /*
1137  * Share the fairness runtime between parent and child, thus the
1138  * total amount of pressure for CPU stays equal - new tasks
1139  * get a chance to run but frequent forkers are not allowed to
1140  * monopolize the CPU. Note: the parent runqueue is locked,
1141  * the child is not running yet.
1142  */
1143 static void task_new_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1144 {
1145         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
1146         struct sched_entity *se = &p->se, *curr = cfs_rq->curr;
1147
1148         sched_info_queued(p);
1149
1150         update_curr(cfs_rq);
1151         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
1152         /*
1153          * Child runs first: we let it run before the parent
1154          * until it reschedules once. We set up the key so that
1155          * it will preempt the parent:
1156          */
1157         se->fair_key = curr->fair_key -
1158                 niced_granularity(curr, sched_granularity(cfs_rq)) - 1;
1159         /*
1160          * The first wait is dominated by the child-runs-first logic,
1161          * so do not credit it with that waiting time yet:
1162          */
1163         if (sched_feat(SKIP_INITIAL))
1164                 se->wait_start_fair = 0;
1165
1166         /*
1167          * The statistical average of wait_runtime is about
1168          * -granularity/2, so initialize the task with that:
1169          */
1170         if (sched_feat(START_DEBIT))
1171                 se->wait_runtime = -(sched_granularity(cfs_rq) / 2);
1172
1173         __enqueue_entity(cfs_rq, se);
1174         resched_task(rq->curr);
1175 }
1176
1177 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1178 /* Account for a task changing its policy or group.
1179  *
1180  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
1181  * migrates between groups/classes.
1182  */
1183 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
1184 {
1185         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
1186
1187         for_each_sched_entity(se)
1188                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
1189 }
1190 #else
1191 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
1192 {
1193 }
1194 #endif
1195
1196 /*
1197  * All the scheduling class methods:
1198  */
1199 struct sched_class fair_sched_class __read_mostly = {
1200         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
1201         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
1202         .yield_task             = yield_task_fair,
1203
1204         .check_preempt_curr     = check_preempt_curr_fair,
1205
1206         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
1207         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
1208
1209         .load_balance           = load_balance_fair,
1210
1211         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
1212         .task_tick              = task_tick_fair,
1213         .task_new               = task_new_fair,
1214 };
1215
1216 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
1217 static void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
1218 {
1219         struct cfs_rq *cfs_rq;
1220
1221         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
1222                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
1223 }
1224 #endif