sched: use a 2-d bitmap for searching lowest-pri CPU
[linux-2.6.git] / kernel / sched_cpupri.c
1 /*
2  *  kernel/sched_cpupri.c
3  *
4  *  CPU priority management
5  *
6  *  Copyright (C) 2007-2008 Novell
7  *
8  *  Author: Gregory Haskins <ghaskins@novell.com>
9  *
10  *  This code tracks the priority of each CPU so that global migration
11  *  decisions are easy to calculate.  Each CPU can be in a state as follows:
12  *
13  *                 (INVALID), IDLE, NORMAL, RT1, ... RT99
14  *
15  *  going from the lowest priority to the highest.  CPUs in the INVALID state
16  *  are not eligible for routing.  The system maintains this state with
17  *  a 2 dimensional bitmap (the first for priority class, the second for cpus
18  *  in that class).  Therefore a typical application without affinity
19  *  restrictions can find a suitable CPU with O(1) complexity (e.g. two bit
20  *  searches).  For tasks with affinity restrictions, the algorithm has a
21  *  worst case complexity of O(min(102, nr_domcpus)), though the scenario that
22  *  yields the worst case search is fairly contrived.
23  *
24  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
25  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
26  *  as published by the Free Software Foundation; version 2
27  *  of the License.
28  */
29
30 #include "sched_cpupri.h"
31
32 /* Convert between a 140 based task->prio, and our 102 based cpupri */
33 static int convert_prio(int prio)
34 {
35         int cpupri;
36
37         if (prio == CPUPRI_INVALID)
38                 cpupri = CPUPRI_INVALID;
39         else if (prio == MAX_PRIO)
40                 cpupri = CPUPRI_IDLE;
41         else if (prio >= MAX_RT_PRIO)
42                 cpupri = CPUPRI_NORMAL;
43         else
44                 cpupri = MAX_RT_PRIO - prio + 1;
45
46         return cpupri;
47 }
48
49 #define for_each_cpupri_active(array, idx)                    \
50   for (idx = find_first_bit(array, CPUPRI_NR_PRIORITIES);     \
51        idx < CPUPRI_NR_PRIORITIES;                            \
52        idx = find_next_bit(array, CPUPRI_NR_PRIORITIES, idx+1))
53
54 /**
55  * cpupri_find - find the best (lowest-pri) CPU in the system
56  * @cp: The cpupri context
57  * @p: The task
58  * @lowest_mask: A mask to fill in with selected CPUs
59  *
60  * Note: This function returns the recommended CPUs as calculated during the
61  * current invokation.  By the time the call returns, the CPUs may have in
62  * fact changed priorities any number of times.  While not ideal, it is not
63  * an issue of correctness since the normal rebalancer logic will correct
64  * any discrepancies created by racing against the uncertainty of the current
65  * priority configuration.
66  *
67  * Returns: (int)bool - CPUs were found
68  */
69 int cpupri_find(struct cpupri *cp, struct task_struct *p,
70                 cpumask_t *lowest_mask)
71 {
72         int                  idx      = 0;
73         int                  task_pri = convert_prio(p->prio);
74
75         for_each_cpupri_active(cp->pri_active, idx) {
76                 struct cpupri_vec *vec  = &cp->pri_to_cpu[idx];
77                 cpumask_t mask;
78
79                 if (idx >= task_pri)
80                         break;
81
82                 cpus_and(mask, p->cpus_allowed, vec->mask);
83
84                 if (cpus_empty(mask))
85                         continue;
86
87                 *lowest_mask = mask;
88                 return 1;
89         }
90
91         return 0;
92 }
93
94 /**
95  * cpupri_set - update the cpu priority setting
96  * @cp: The cpupri context
97  * @cpu: The target cpu
98  * @pri: The priority (INVALID-RT99) to assign to this CPU
99  *
100  * Note: Assumes cpu_rq(cpu)->lock is locked
101  *
102  * Returns: (void)
103  */
104 void cpupri_set(struct cpupri *cp, int cpu, int newpri)
105 {
106         int                 *currpri = &cp->cpu_to_pri[cpu];
107         int                  oldpri  = *currpri;
108         unsigned long        flags;
109
110         newpri = convert_prio(newpri);
111
112         BUG_ON(newpri >= CPUPRI_NR_PRIORITIES);
113
114         if (newpri == oldpri)
115                 return;
116
117         /*
118          * If the cpu was currently mapped to a different value, we
119          * first need to unmap the old value
120          */
121         if (likely(oldpri != CPUPRI_INVALID)) {
122                 struct cpupri_vec *vec  = &cp->pri_to_cpu[oldpri];
123
124                 spin_lock_irqsave(&vec->lock, flags);
125
126                 vec->count--;
127                 if (!vec->count)
128                         clear_bit(oldpri, cp->pri_active);
129                 cpu_clear(cpu, vec->mask);
130
131                 spin_unlock_irqrestore(&vec->lock, flags);
132         }
133
134         if (likely(newpri != CPUPRI_INVALID)) {
135                 struct cpupri_vec *vec = &cp->pri_to_cpu[newpri];
136
137                 spin_lock_irqsave(&vec->lock, flags);
138
139                 cpu_set(cpu, vec->mask);
140                 vec->count++;
141                 if (vec->count == 1)
142                         set_bit(newpri, cp->pri_active);
143
144                 spin_unlock_irqrestore(&vec->lock, flags);
145         }
146
147         *currpri = newpri;
148 }
149
150 /**
151  * cpupri_init - initialize the cpupri structure
152  * @cp: The cpupri context
153  *
154  * Returns: (void)
155  */
156 void cpupri_init(struct cpupri *cp)
157 {
158         int i;
159
160         memset(cp, 0, sizeof(*cp));
161
162         for (i = 0; i < CPUPRI_NR_PRIORITIES; i++) {
163                 struct cpupri_vec *vec = &cp->pri_to_cpu[i];
164
165                 spin_lock_init(&vec->lock);
166                 vec->count = 0;
167                 cpus_clear(vec->mask);
168         }
169
170         for_each_possible_cpu(i)
171                 cp->cpu_to_pri[i] = CPUPRI_INVALID;
172 }
173
174