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  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
  25  * (default: 20ms, units: nanoseconds)
  26  *
  27  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
  28  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length.
  29  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
  30  *  run vmstat and monitor the context-switches field)
  31  *
  32  * On SMP systems the value of this is multiplied by the log2 of the
  33  * number of CPUs. (i.e. factor 2x on 2-way systems, 3x on 4-way
  34  * systems, 4x on 8-way systems, 5x on 16-way systems, etc.)
  35  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
  36  */
  37 unsigned int sysctl_sched_latency __read_mostly = 20000000ULL;
  38
  39 /*
  40  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
  41  * (default: 2 msec, units: nanoseconds)
  42  */
  43 unsigned int sysctl_sched_min_granularity __read_mostly = 2000000ULL;
  44
  45 /*
  46  * sys_sched_yield() compat mode
  47  *
  48  * This option switches the agressive yield implementation of the
  49  * old scheduler back on.
  50  */
  51 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_compat_yield;
  52
  53 /*
  54  * SCHED_BATCH wake-up granularity.
  55  * (default: 25 msec, units: nanoseconds)
  56  *
  57  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
  58  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
  59  * have immediate wakeup/sleep latencies.
  60  */
  61 unsigned int sysctl_sched_batch_wakeup_granularity __read_mostly = 25000000UL;
  62
  63 /*
  64  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
  65  * (default: 1 msec, units: nanoseconds)
  66  *
  67  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
  68  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
  69  * have immediate wakeup/sleep latencies.
  70  */
  71 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity __read_mostly = 1000000UL;
  72
  73 unsigned int sysctl_sched_stat_granularity __read_mostly;
  74
  75 /*
  76  * Initialized in sched_init_granularity() [to 5 times the base granularity]:
  77  */
  78 unsigned int sysctl_sched_runtime_limit __read_mostly;
  79
  80 /*
  81  * Debugging: various feature bits
  82  */
  83 enum {
  84         SCHED_FEAT_FAIR_SLEEPERS        = 1,
  85         SCHED_FEAT_SLEEPER_AVG          = 2,
  86         SCHED_FEAT_SLEEPER_LOAD_AVG     = 4,
  87         SCHED_FEAT_PRECISE_CPU_LOAD     = 8,
  88         SCHED_FEAT_START_DEBIT          = 16,
  89         SCHED_FEAT_SKIP_INITIAL         = 32,
  90 };
  91
  92 unsigned int sysctl_sched_features __read_mostly =
  93                 SCHED_FEAT_FAIR_SLEEPERS        *1 |
  94                 SCHED_FEAT_SLEEPER_AVG          *0 |
  95                 SCHED_FEAT_SLEEPER_LOAD_AVG     *1 |
  96                 SCHED_FEAT_PRECISE_CPU_LOAD     *1 |
  97                 SCHED_FEAT_START_DEBIT          *1 |
  98                 SCHED_FEAT_SKIP_INITIAL         *0;
  99
 100 extern struct sched_class fair_sched_class;
 101
 102 /**************************************************************
 103  * CFS operations on generic schedulable entities:
 104  */
 105
 106 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
 107
 108 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
 109 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
 110 {
 111         return cfs_rq->rq;
 112 }
 113
 114 /* currently running entity (if any) on this cfs_rq */
 115 static inline struct sched_entity *cfs_rq_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
 116 {
 117         return cfs_rq->curr;
 118 }
 119
 120 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
 121 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
 122
 123 static inline void
 124 set_cfs_rq_curr(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 125 {
 126         cfs_rq->curr = se;
 127 }
 128
 129 #else   /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
 130
 131 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
 132 {
 133         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
 134 }
 135
 136 static inline struct sched_entity *cfs_rq_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
 137 {
 138         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
 139
 140         if (unlikely(rq->curr->sched_class != &fair_sched_class))
 141                 return NULL;
 142
 143         return &rq->curr->se;
 144 }
 145
 146 #define entity_is_task(se)      1
 147
 148 static inline void
 149 set_cfs_rq_curr(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
 150
 151 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
 152
 153 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
 154 {
 155         return container_of(se, struct task_struct, se);
 156 }
 157
 158
 159 /**************************************************************
 160  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
 161  */
 162
 163 /*
 164  * Enqueue an entity into the rb-tree:
 165  */
 166 static inline void
 167 __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 168 {
 169         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
 170         struct rb_node *parent = NULL;
 171         struct sched_entity *entry;
 172         s64 key = se->fair_key;
 173         int leftmost = 1;
 174
 175         /*
 176          * Find the right place in the rbtree:
 177          */
 178         while (*link) {
 179                 parent = *link;
 180                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
 181                 /*
 182                  * We dont care about collisions. Nodes with
 183                  * the same key stay together.
 184                  */
 185                 if (key - entry->fair_key < 0) {
 186                         link = &parent->rb_left;
 187                 } else {
 188                         link = &parent->rb_right;
 189                         leftmost = 0;
 190                 }
 191         }
 192
 193         /*
 194          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
 195          * used):
 196          */
 197         if (leftmost)
 198                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
 199
 200         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
 201         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
 202         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
 203         cfs_rq->nr_running++;
 204         se->on_rq = 1;
 205
 206         schedstat_add(cfs_rq, wait_runtime, se->wait_runtime);
 207 }
 208
 209 static inline void
 210 __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 211 {
 212         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node)
 213                 cfs_rq->rb_leftmost = rb_next(&se->run_node);
 214         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
 215         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
 216         cfs_rq->nr_running--;
 217         se->on_rq = 0;
 218
 219         schedstat_add(cfs_rq, wait_runtime, -se->wait_runtime);
 220 }
 221
 222 static inline struct rb_node *first_fair(struct cfs_rq *cfs_rq)
 223 {
 224         return cfs_rq->rb_leftmost;
 225 }
 226
 227 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
 228 {
 229         return rb_entry(first_fair(cfs_rq), struct sched_entity, run_node);
 230 }
 231
 232 /**************************************************************
 233  * Scheduling class statistics methods:
 234  */
 235
 236 /*
 237  * Calculate the preemption granularity needed to schedule every
 238  * runnable task once per sysctl_sched_latency amount of time.
 239  * (down to a sensible low limit on granularity)
 240  *
 241  * For example, if there are 2 tasks running and latency is 10 msecs,
 242  * we switch tasks every 5 msecs. If we have 3 tasks running, we have
 243  * to switch tasks every 3.33 msecs to get a 10 msecs observed latency
 244  * for each task. We do finer and finer scheduling up to until we
 245  * reach the minimum granularity value.
 246  *
 247  * To achieve this we use the following dynamic-granularity rule:
 248  *
 249  *    gran = lat/nr - lat/nr/nr
 250  *
 251  * This comes out of the following equations:
 252  *
 253  *    kA1 + gran = kB1
 254  *    kB2 + gran = kA2
 255  *    kA2 = kA1
 256  *    kB2 = kB1 - d + d/nr
 257  *    lat = d * nr
 258  *
 259  * Where 'k' is key, 'A' is task A (waiting), 'B' is task B (running),
 260  * '1' is start of time, '2' is end of time, 'd' is delay between
 261  * 1 and 2 (during which task B was running), 'nr' is number of tasks
 262  * running, 'lat' is the the period of each task. ('lat' is the
 263  * sched_latency that we aim for.)
 264  */
 265 static long
 266 sched_granularity(struct cfs_rq *cfs_rq)
 267 {
 268         unsigned int gran = sysctl_sched_latency;
 269         unsigned int nr = cfs_rq->nr_running;
 270
 271         if (nr > 1) {
 272                 gran = gran/nr - gran/nr/nr;
 273                 gran = max(gran, sysctl_sched_min_granularity);
 274         }
 275
 276         return gran;
 277 }
 278
 279 /*
 280  * We rescale the rescheduling granularity of tasks according to their
 281  * nice level, but only linearly, not exponentially:
 282  */
 283 static long
 284 niced_granularity(struct sched_entity *curr, unsigned long granularity)
 285 {
 286         u64 tmp;
 287
 288         if (likely(curr->load.weight == NICE_0_LOAD))
 289                 return granularity;
 290         /*
 291          * Positive nice levels get the same granularity as nice-0:
 292          */
 293         if (likely(curr->load.weight < NICE_0_LOAD)) {
 294                 tmp = curr->load.weight * (u64)granularity;
 295                 return (long) (tmp >> NICE_0_SHIFT);
 296         }
 297         /*
 298          * Negative nice level tasks get linearly finer
 299          * granularity:
 300          */
 301         tmp = curr->load.inv_weight * (u64)granularity;
 302
 303         /*
 304          * It will always fit into 'long':
 305          */
 306         return (long) (tmp >> (WMULT_SHIFT-NICE_0_SHIFT));
 307 }
 308
 309 static inline void
 310 limit_wait_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 311 {
 312         long limit = sysctl_sched_runtime_limit;
 313
 314         /*
 315          * Niced tasks have the same history dynamic range as
 316          * non-niced tasks:
 317          */
 318         if (unlikely(se->wait_runtime > limit)) {
 319                 se->wait_runtime = limit;
 320                 schedstat_inc(se, wait_runtime_overruns);
 321                 schedstat_inc(cfs_rq, wait_runtime_overruns);
 322         }
 323         if (unlikely(se->wait_runtime < -limit)) {
 324                 se->wait_runtime = -limit;
 325                 schedstat_inc(se, wait_runtime_underruns);
 326                 schedstat_inc(cfs_rq, wait_runtime_underruns);
 327         }
 328 }
 329
 330 static inline void
 331 __add_wait_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, long delta)
 332 {
 333         se->wait_runtime += delta;
 334         schedstat_add(se, sum_wait_runtime, delta);
 335         limit_wait_runtime(cfs_rq, se);
 336 }
 337
 338 static void
 339 add_wait_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, long delta)
 340 {
 341         schedstat_add(cfs_rq, wait_runtime, -se->wait_runtime);
 342         __add_wait_runtime(cfs_rq, se, delta);
 343         schedstat_add(cfs_rq, wait_runtime, se->wait_runtime);
 344 }
 345
 346 /*
 347  * Update the current task's runtime statistics. Skip current tasks that
 348  * are not in our scheduling class.
 349  */
 350 static inline void
 351 __update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
 352 {
 353         unsigned long delta, delta_exec, delta_fair, delta_mine;
 354         struct load_weight *lw = &cfs_rq->load;
 355         unsigned long load = lw->weight;
 356
 357         delta_exec = curr->delta_exec;
 358         schedstat_set(curr->exec_max, max((u64)delta_exec, curr->exec_max));
 359
 360         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
 361         cfs_rq->exec_clock += delta_exec;
 362
 363         if (unlikely(!load))
 364                 return;
 365
 366         delta_fair = calc_delta_fair(delta_exec, lw);
 367         delta_mine = calc_delta_mine(delta_exec, curr->load.weight, lw);
 368
 369         if (cfs_rq->sleeper_bonus > sysctl_sched_min_granularity) {
 370                 delta = min((u64)delta_mine, cfs_rq->sleeper_bonus);
 371                 delta = min(delta, (unsigned long)(
 372                         (long)sysctl_sched_runtime_limit - curr->wait_runtime));
 373                 cfs_rq->sleeper_bonus -= delta;
 374                 delta_mine -= delta;
 375         }
 376
 377         cfs_rq->fair_clock += delta_fair;
 378         /*
 379          * We executed delta_exec amount of time on the CPU,
 380          * but we were only entitled to delta_mine amount of
 381          * time during that period (if nr_running == 1 then
 382          * the two values are equal)
 383          * [Note: delta_mine - delta_exec is negative]:
 384          */
 385         add_wait_runtime(cfs_rq, curr, delta_mine - delta_exec);
 386 }
 387
 388 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
 389 {
 390         struct sched_entity *curr = cfs_rq_curr(cfs_rq);
 391         unsigned long delta_exec;
 392
 393         if (unlikely(!curr))
 394                 return;
 395
 396         /*
 397          * Get the amount of time the current task was running
 398          * since the last time we changed load (this cannot
 399          * overflow on 32 bits):
 400          */
 401         delta_exec = (unsigned long)(rq_of(cfs_rq)->clock - curr->exec_start);
 402
 403         curr->delta_exec += delta_exec;
 404
 405         if (unlikely(curr->delta_exec > sysctl_sched_stat_granularity)) {
 406                 __update_curr(cfs_rq, curr);
 407                 curr->delta_exec = 0;
 408         }
 409         curr->exec_start = rq_of(cfs_rq)->clock;
 410 }
 411
 412 static inline void
 413 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 414 {
 415         se->wait_start_fair = cfs_rq->fair_clock;
 416         schedstat_set(se->wait_start, rq_of(cfs_rq)->clock);
 417 }
 418
 419 /*
 420  * We calculate fair deltas here, so protect against the random effects
 421  * of a multiplication overflow by capping it to the runtime limit:
 422  */
 423 #if BITS_PER_LONG == 32
 424 static inline unsigned long
 425 calc_weighted(unsigned long delta, unsigned long weight, int shift)
 426 {
 427         u64 tmp = (u64)delta * weight >> shift;
 428
 429         if (unlikely(tmp > sysctl_sched_runtime_limit*2))
 430                 return sysctl_sched_runtime_limit*2;
 431         return tmp;
 432 }
 433 #else
 434 static inline unsigned long
 435 calc_weighted(unsigned long delta, unsigned long weight, int shift)
 436 {
 437         return delta * weight >> shift;
 438 }
 439 #endif
 440
 441 /*
 442  * Task is being enqueued - update stats:
 443  */
 444 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 445 {
 446         s64 key;
 447
 448         /*
 449          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
 450          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
 451          */
 452         if (se != cfs_rq_curr(cfs_rq))
 453                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
 454         /*
 455          * Update the key:
 456          */
 457         key = cfs_rq->fair_clock;
 458
 459         /*
 460          * Optimize the common nice 0 case:
 461          */
 462         if (likely(se->load.weight == NICE_0_LOAD)) {
 463                 key -= se->wait_runtime;
 464         } else {
 465                 u64 tmp;
 466
 467                 if (se->wait_runtime < 0) {
 468                         tmp = -se->wait_runtime;
 469                         key += (tmp * se->load.inv_weight) >>
 470                                         (WMULT_SHIFT - NICE_0_SHIFT);
 471                 } else {
 472                         tmp = se->wait_runtime;
 473                         key -= (tmp * se->load.inv_weight) >>
 474                                         (WMULT_SHIFT - NICE_0_SHIFT);
 475                 }
 476         }
 477
 478         se->fair_key = key;
 479 }
 480
 481 /*
 482  * Note: must be called with a freshly updated rq->fair_clock.
 483  */
 484 static inline void
 485 __update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 486 {
 487         unsigned long delta_fair = se->delta_fair_run;
 488
 489         schedstat_set(se->wait_max, max(se->wait_max,
 490                         rq_of(cfs_rq)->clock - se->wait_start));
 491
 492         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
 493                 delta_fair = calc_weighted(delta_fair, se->load.weight,
 494                                                         NICE_0_SHIFT);
 495
 496         add_wait_runtime(cfs_rq, se, delta_fair);
 497 }
 498
 499 static void
 500 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 501 {
 502         unsigned long delta_fair;
 503
 504         if (unlikely(!se->wait_start_fair))
 505                 return;
 506
 507         delta_fair = (unsigned long)min((u64)(2*sysctl_sched_runtime_limit),
 508                         (u64)(cfs_rq->fair_clock - se->wait_start_fair));
 509
 510         se->delta_fair_run += delta_fair;
 511         if (unlikely(abs(se->delta_fair_run) >=
 512                                 sysctl_sched_stat_granularity)) {
 513                 __update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
 514                 se->delta_fair_run = 0;
 515         }
 516
 517         se->wait_start_fair = 0;
 518         schedstat_set(se->wait_start, 0);
 519 }
 520
 521 static inline void
 522 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 523 {
 524         update_curr(cfs_rq);
 525         /*
 526          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
 527          * waiting task:
 528          */
 529         if (se != cfs_rq_curr(cfs_rq))
 530                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
 531 }
 532
 533 /*
 534  * We are picking a new current task - update its stats:
 535  */
 536 static inline void
 537 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 538 {
 539         /*
 540          * We are starting a new run period:
 541          */
 542         se->exec_start = rq_of(cfs_rq)->clock;
 543 }
 544
 545 /*
 546  * We are descheduling a task - update its stats:
 547  */
 548 static inline void
 549 update_stats_curr_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 550 {
 551         se->exec_start = 0;
 552 }
 553
 554 /**************************************************
 555  * Scheduling class queueing methods:
 556  */
 557
 558 static void __enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 559 {
 560         unsigned long load = cfs_rq->load.weight, delta_fair;
 561         long prev_runtime;
 562
 563         /*
 564          * Do not boost sleepers if there's too much bonus 'in flight'
 565          * already:
 566          */
 567         if (unlikely(cfs_rq->sleeper_bonus > sysctl_sched_runtime_limit))
 568                 return;
 569
 570         if (sysctl_sched_features & SCHED_FEAT_SLEEPER_LOAD_AVG)
 571                 load = rq_of(cfs_rq)->cpu_load[2];
 572
 573         delta_fair = se->delta_fair_sleep;
 574
 575         /*
 576          * Fix up delta_fair with the effect of us running
 577          * during the whole sleep period:
 578          */
 579         if (sysctl_sched_features & SCHED_FEAT_SLEEPER_AVG)
 580                 delta_fair = div64_likely32((u64)delta_fair * load,
 581                                                 load + se->load.weight);
 582
 583         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
 584                 delta_fair = calc_weighted(delta_fair, se->load.weight,
 585                                                         NICE_0_SHIFT);
 586
 587         prev_runtime = se->wait_runtime;
 588         __add_wait_runtime(cfs_rq, se, delta_fair);
 589         delta_fair = se->wait_runtime - prev_runtime;
 590
 591         /*
 592          * Track the amount of bonus we've given to sleepers:
 593          */
 594         cfs_rq->sleeper_bonus += delta_fair;
 595 }
 596
 597 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 598 {
 599         struct task_struct *tsk = task_of(se);
 600         unsigned long delta_fair;
 601
 602         if ((entity_is_task(se) && tsk->policy == SCHED_BATCH) ||
 603                          !(sysctl_sched_features & SCHED_FEAT_FAIR_SLEEPERS))
 604                 return;
 605
 606         delta_fair = (unsigned long)min((u64)(2*sysctl_sched_runtime_limit),
 607                 (u64)(cfs_rq->fair_clock - se->sleep_start_fair));
 608
 609         se->delta_fair_sleep += delta_fair;
 610         if (unlikely(abs(se->delta_fair_sleep) >=
 611                                 sysctl_sched_stat_granularity)) {
 612                 __enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
 613                 se->delta_fair_sleep = 0;
 614         }
 615
 616         se->sleep_start_fair = 0;
 617
 618 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
 619         if (se->sleep_start) {
 620                 u64 delta = rq_of(cfs_rq)->clock - se->sleep_start;
 621
 622                 if ((s64)delta < 0)
 623                         delta = 0;
 624
 625                 if (unlikely(delta > se->sleep_max))
 626                         se->sleep_max = delta;
 627
 628                 se->sleep_start = 0;
 629                 se->sum_sleep_runtime += delta;
 630         }
 631         if (se->block_start) {
 632                 u64 delta = rq_of(cfs_rq)->clock - se->block_start;
 633
 634                 if ((s64)delta < 0)
 635                         delta = 0;
 636
 637                 if (unlikely(delta > se->block_max))
 638                         se->block_max = delta;
 639
 640                 se->block_start = 0;
 641                 se->sum_sleep_runtime += delta;
 642         }
 643 #endif
 644 }
 645
 646 static void
 647 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int wakeup)
 648 {
 649         /*
 650          * Update the fair clock.
 651          */
 652         update_curr(cfs_rq);
 653
 654         if (wakeup)
 655                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
 656
 657         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
 658         __enqueue_entity(cfs_rq, se);
 659 }
 660
 661 static void
 662 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int sleep)
 663 {
 664         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
 665         if (sleep) {
 666                 se->sleep_start_fair = cfs_rq->fair_clock;
 667 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
 668                 if (entity_is_task(se)) {
 669                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
 670
 671                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
 672                                 se->sleep_start = rq_of(cfs_rq)->clock;
 673                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
 674                                 se->block_start = rq_of(cfs_rq)->clock;
 675                 }
 676 #endif
 677         }
 678         __dequeue_entity(cfs_rq, se);
 679 }
 680
 681 /*
 682  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
 683  */
 684 static void
 685 __check_preempt_curr_fair(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
 686                           struct sched_entity *curr, unsigned long granularity)
 687 {
 688         s64 __delta = curr->fair_key - se->fair_key;
 689         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
 690
 691         /*
 692          * ideal_runtime is compared against sum_exec_runtime, which is
 693          * walltime, hence do not scale.
 694          */
 695         ideal_runtime = max(sysctl_sched_latency / cfs_rq->nr_running,
 696                         (unsigned long)sysctl_sched_min_granularity);
 697
 698         /*
 699          * If we executed more than what the latency constraint suggests,
 700          * reduce the rescheduling granularity. This way the total latency
 701          * of how much a task is not scheduled converges to
 702          * sysctl_sched_latency:
 703          */
 704         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
 705         if (delta_exec > ideal_runtime)
 706                 granularity = 0;
 707
 708         /*
 709          * Take scheduling granularity into account - do not
 710          * preempt the current task unless the best task has
 711          * a larger than sched_granularity fairness advantage:
 712          *
 713          * scale granularity as key space is in fair_clock.
 714          */
 715         if (__delta > niced_granularity(curr, granularity))
 716                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
 717 }
 718
 719 static inline void
 720 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
 721 {
 722         /*
 723          * Any task has to be enqueued before it get to execute on
 724          * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
 725          * runqueue. (note, here we rely on pick_next_task() having
 726          * done a put_prev_task_fair() shortly before this, which
 727          * updated rq->fair_clock - used by update_stats_wait_end())
 728          */
 729         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
 730         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
 731         set_cfs_rq_curr(cfs_rq, se);
 732         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
 733 }
 734
 735 static struct sched_entity *pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
 736 {
 737         struct sched_entity *se = __pick_next_entity(cfs_rq);
 738
 739         set_next_entity(cfs_rq, se);
 740
 741         return se;
 742 }
 743
 744 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
 745 {
 746         /*
 747          * If still on the runqueue then deactivate_task()
 748          * was not called and update_curr() has to be done:
 749          */
 750         if (prev->on_rq)
 751                 update_curr(cfs_rq);
 752
 753         update_stats_curr_end(cfs_rq, prev);
 754
 755         if (prev->on_rq)
 756                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
 757         set_cfs_rq_curr(cfs_rq, NULL);
 758 }
 759
 760 static void entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
 761 {
 762         struct sched_entity *next;
 763
 764         /*
 765          * Dequeue and enqueue the task to update its
 766          * position within the tree:
 767          */
 768         dequeue_entity(cfs_rq, curr, 0);
 769         enqueue_entity(cfs_rq, curr, 0);
 770
 771         /*
 772          * Reschedule if another task tops the current one.
 773          */
 774         next = __pick_next_entity(cfs_rq);
 775         if (next == curr)
 776                 return;
 777
 778         __check_preempt_curr_fair(cfs_rq, next, curr,
 779                         sched_granularity(cfs_rq));
 780 }
 781
 782 /**************************************************
 783  * CFS operations on tasks:
 784  */
 785
 786 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
 787
 788 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
 789 #define for_each_sched_entity(se) \
 790                 for (; se; se = se->parent)
 791
 792 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
 793 {
 794         return p->se.cfs_rq;
 795 }
 796
 797 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
 798 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
 799 {
 800         return se->cfs_rq;
 801 }
 802
 803 /* runqueue "owned" by this group */
 804 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
 805 {
 806         return grp->my_q;
 807 }
 808
 809 /* Given a group's cfs_rq on one cpu, return its corresponding cfs_rq on
 810  * another cpu ('this_cpu')
 811  */
 812 static inline struct cfs_rq *cpu_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq, int this_cpu)
 813 {
 814         /* A later patch will take group into account */
 815         return &cpu_rq(this_cpu)->cfs;
 816 }
 817
 818 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
 819 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
 820         list_for_each_entry(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
 821
 822 /* Do the two (enqueued) tasks belong to the same group ? */
 823 static inline int is_same_group(struct task_struct *curr, struct task_struct *p)
 824 {
 825         if (curr->se.cfs_rq == p->se.cfs_rq)
 826                 return 1;
 827
 828         return 0;
 829 }
 830
 831 #else   /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
 832
 833 #define for_each_sched_entity(se) \
 834                 for (; se; se = NULL)
 835
 836 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
 837 {
 838         return &task_rq(p)->cfs;
 839 }
 840
 841 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
 842 {
 843         struct task_struct *p = task_of(se);
 844         struct rq *rq = task_rq(p);
 845
 846         return &rq->cfs;
 847 }
 848
 849 /* runqueue "owned" by this group */
 850 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
 851 {
 852         return NULL;
 853 }
 854
 855 static inline struct cfs_rq *cpu_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq, int this_cpu)
 856 {
 857         return &cpu_rq(this_cpu)->cfs;
 858 }
 859
 860 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
 861                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
 862
 863 static inline int is_same_group(struct task_struct *curr, struct task_struct *p)
 864 {
 865         return 1;
 866 }
 867
 868 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
 869
 870 /*
 871  * The enqueue_task method is called before nr_running is
 872  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
 873  * then put the task into the rbtree:
 874  */
 875 static void enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wakeup)
 876 {
 877         struct cfs_rq *cfs_rq;
 878         struct sched_entity *se = &p->se;
 879
 880         for_each_sched_entity(se) {
 881                 if (se->on_rq)
 882                         break;
 883                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
 884                 enqueue_entity(cfs_rq, se, wakeup);
 885         }
 886 }
 887
 888 /*
 889  * The dequeue_task method is called before nr_running is
 890  * decreased. We remove the task from the rbtree and
 891  * update the fair scheduling stats:
 892  */
 893 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int sleep)
 894 {
 895         struct cfs_rq *cfs_rq;
 896         struct sched_entity *se = &p->se;
 897
 898         for_each_sched_entity(se) {
 899                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
 900                 dequeue_entity(cfs_rq, se, sleep);
 901                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
 902                 if (cfs_rq->load.weight)
 903                         break;
 904         }
 905 }
 906
 907 /*
 908  * sched_yield() support is very simple - we dequeue and enqueue.
 909  *
 910  * If compat_yield is turned on then we requeue to the end of the tree.
 911  */
 912 static void yield_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
 913 {
 914         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
 915         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
 916         struct sched_entity *rightmost, *se = &p->se;
 917         struct rb_node *parent;
 918
 919         /*
 920          * Are we the only task in the tree?
 921          */
 922         if (unlikely(cfs_rq->nr_running == 1))
 923                 return;
 924
 925         if (likely(!sysctl_sched_compat_yield)) {
 926                 __update_rq_clock(rq);
 927                 /*
 928                  * Dequeue and enqueue the task to update its
 929                  * position within the tree:
 930                  */
 931                 dequeue_entity(cfs_rq, &p->se, 0);
 932                 enqueue_entity(cfs_rq, &p->se, 0);
 933
 934                 return;
 935         }
 936         /*
 937          * Find the rightmost entry in the rbtree:
 938          */
 939         do {
 940                 parent = *link;
 941                 link = &parent->rb_right;
 942         } while (*link);
 943
 944         rightmost = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
 945         /*
 946          * Already in the rightmost position?
 947          */
 948         if (unlikely(rightmost == se))
 949                 return;
 950
 951         /*
 952          * Minimally necessary key value to be last in the tree:
 953          */
 954         se->fair_key = rightmost->fair_key + 1;
 955
 956         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node)
 957                 cfs_rq->rb_leftmost = rb_next(&se->run_node);
 958         /*
 959          * Relink the task to the rightmost position:
 960          */
 961         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
 962         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
 963         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
 964 }
 965
 966 /*
 967  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
 968  */
 969 static void check_preempt_curr_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
 970 {
 971         struct task_struct *curr = rq->curr;
 972         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
 973         unsigned long gran;
 974
 975         if (unlikely(rt_prio(p->prio))) {
 976                 update_rq_clock(rq);
 977                 update_curr(cfs_rq);
 978                 resched_task(curr);
 979                 return;
 980         }
 981
 982         gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
 983         /*
 984          * Batch tasks prefer throughput over latency:
 985          */
 986         if (unlikely(p->policy == SCHED_BATCH))
 987                 gran = sysctl_sched_batch_wakeup_granularity;
 988
 989         if (is_same_group(curr, p))
 990                 __check_preempt_curr_fair(cfs_rq, &p->se, &curr->se, gran);
 991 }
 992
 993 static struct task_struct *pick_next_task_fair(struct rq *rq)
 994 {
 995         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
 996         struct sched_entity *se;
 997
 998         if (unlikely(!cfs_rq->nr_running))
 999                 return NULL;
1000
1001         do {
1002                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
1003                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
1004         } while (cfs_rq);
1005
1006         return task_of(se);
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Account for a descheduled task:
1011  */
1012 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
1013 {
1014         struct sched_entity *se = &prev->se;
1015         struct cfs_rq *cfs_rq;
1016
1017         for_each_sched_entity(se) {
1018                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1019                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
1020         }
1021 }
1022
1023 /**************************************************
1024  * Fair scheduling class load-balancing methods:
1025  */
1026
1027 /*
1028  * Load-balancing iterator. Note: while the runqueue stays locked
1029  * during the whole iteration, the current task might be
1030  * dequeued so the iterator has to be dequeue-safe. Here we
1031  * achieve that by always pre-iterating before returning
1032  * the current task:
1033  */
1034 static inline struct task_struct *
1035 __load_balance_iterator(struct cfs_rq *cfs_rq, struct rb_node *curr)
1036 {
1037         struct task_struct *p;
1038
1039         if (!curr)
1040                 return NULL;
1041
1042         p = rb_entry(curr, struct task_struct, se.run_node);
1043         cfs_rq->rb_load_balance_curr = rb_next(curr);
1044
1045         return p;
1046 }
1047
1048 static struct task_struct *load_balance_start_fair(void *arg)
1049 {
1050         struct cfs_rq *cfs_rq = arg;
1051
1052         return __load_balance_iterator(cfs_rq, first_fair(cfs_rq));
1053 }
1054
1055 static struct task_struct *load_balance_next_fair(void *arg)
1056 {
1057         struct cfs_rq *cfs_rq = arg;
1058
1059         return __load_balance_iterator(cfs_rq, cfs_rq->rb_load_balance_curr);
1060 }
1061
1062 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1063 static int cfs_rq_best_prio(struct cfs_rq *cfs_rq)
1064 {
1065         struct sched_entity *curr;
1066         struct task_struct *p;
1067
1068         if (!cfs_rq->nr_running)
1069                 return MAX_PRIO;
1070
1071         curr = __pick_next_entity(cfs_rq);
1072         p = task_of(curr);
1073
1074         return p->prio;
1075 }
1076 #endif
1077
1078 static unsigned long
1079 load_balance_fair(struct rq *this_rq, int this_cpu, struct rq *busiest,
1080                   unsigned long max_nr_move, unsigned long max_load_move,
1081                   struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
1082                   int *all_pinned, int *this_best_prio)
1083 {
1084         struct cfs_rq *busy_cfs_rq;
1085         unsigned long load_moved, total_nr_moved = 0, nr_moved;
1086         long rem_load_move = max_load_move;
1087         struct rq_iterator cfs_rq_iterator;
1088
1089         cfs_rq_iterator.start = load_balance_start_fair;
1090         cfs_rq_iterator.next = load_balance_next_fair;
1091
1092         for_each_leaf_cfs_rq(busiest, busy_cfs_rq) {
1093 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1094                 struct cfs_rq *this_cfs_rq;
1095                 long imbalance;
1096                 unsigned long maxload;
1097
1098                 this_cfs_rq = cpu_cfs_rq(busy_cfs_rq, this_cpu);
1099
1100                 imbalance = busy_cfs_rq->load.weight - this_cfs_rq->load.weight;
1101                 /* Don't pull if this_cfs_rq has more load than busy_cfs_rq */
1102                 if (imbalance <= 0)
1103                         continue;
1104
1105                 /* Don't pull more than imbalance/2 */
1106                 imbalance /= 2;
1107                 maxload = min(rem_load_move, imbalance);
1108
1109                 *this_best_prio = cfs_rq_best_prio(this_cfs_rq);
1110 #else
1111 # define maxload rem_load_move
1112 #endif
1113                 /* pass busy_cfs_rq argument into
1114                  * load_balance_[start|next]_fair iterators
1115                  */
1116                 cfs_rq_iterator.arg = busy_cfs_rq;
1117                 nr_moved = balance_tasks(this_rq, this_cpu, busiest,
1118                                 max_nr_move, maxload, sd, idle, all_pinned,
1119                                 &load_moved, this_best_prio, &cfs_rq_iterator);
1120
1121                 total_nr_moved += nr_moved;
1122                 max_nr_move -= nr_moved;
1123                 rem_load_move -= load_moved;
1124
1125                 if (max_nr_move <= 0 || rem_load_move <= 0)
1126                         break;
1127         }
1128
1129         return max_load_move - rem_load_move;
1130 }
1131
1132 /*
1133  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
1134  */
1135 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1136 {
1137         struct cfs_rq *cfs_rq;
1138         struct sched_entity *se = &curr->se;
1139
1140         for_each_sched_entity(se) {
1141                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1142                 entity_tick(cfs_rq, se);
1143         }
1144 }
1145
1146 /*
1147  * Share the fairness runtime between parent and child, thus the
1148  * total amount of pressure for CPU stays equal - new tasks
1149  * get a chance to run but frequent forkers are not allowed to
1150  * monopolize the CPU. Note: the parent runqueue is locked,
1151  * the child is not running yet.
1152  */
1153 static void task_new_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1154 {
1155         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
1156         struct sched_entity *se = &p->se, *curr = cfs_rq_curr(cfs_rq);
1157
1158         sched_info_queued(p);
1159
1160         update_curr(cfs_rq);
1161         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
1162         /*
1163          * Child runs first: we let it run before the parent
1164          * until it reschedules once. We set up the key so that
1165          * it will preempt the parent:
1166          */
1167         se->fair_key = curr->fair_key -
1168                 niced_granularity(curr, sched_granularity(cfs_rq)) - 1;
1169         /*
1170          * The first wait is dominated by the child-runs-first logic,
1171          * so do not credit it with that waiting time yet:
1172          */
1173         if (sysctl_sched_features & SCHED_FEAT_SKIP_INITIAL)
1174                 se->wait_start_fair = 0;
1175
1176         /*
1177          * The statistical average of wait_runtime is about
1178          * -granularity/2, so initialize the task with that:
1179          */
1180         if (sysctl_sched_features & SCHED_FEAT_START_DEBIT)
1181                 se->wait_runtime = -(sched_granularity(cfs_rq) / 2);
1182
1183         __enqueue_entity(cfs_rq, se);
1184 }
1185
1186 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1187 /* Account for a task changing its policy or group.
1188  *
1189  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
1190  * migrates between groups/classes.
1191  */
1192 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
1193 {
1194         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
1195
1196         for_each_sched_entity(se)
1197                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
1198 }
1199 #else
1200 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
1201 {
1202 }
1203 #endif
1204
1205 /*
1206  * All the scheduling class methods:
1207  */
1208 struct sched_class fair_sched_class __read_mostly = {
1209         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
1210         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
1211         .yield_task             = yield_task_fair,
1212
1213         .check_preempt_curr     = check_preempt_curr_fair,
1214
1215         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
1216         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
1217
1218         .load_balance           = load_balance_fair,
1219
1220         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
1221         .task_tick              = task_tick_fair,
1222         .task_new               = task_new_fair,
1223 };
1224
1225 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
1226 static void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
1227 {
1228         struct cfs_rq *cfs_rq;
1229
1230         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
1231                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
1232 }
1233 #endif