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