sched: simplify sched_slice()
[linux-2.6.git] / 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 #include <linux/latencytop.h>
24
25 /*
26  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
27  * (default: 20ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
28  *
29  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
30  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
31  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
32  * based scheduling concepts.
33  *
34  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
35  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
36  */
37 unsigned int sysctl_sched_latency = 20000000ULL;
38
39 /*
40  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
41  * (default: 4 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
42  */
43 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 4000000ULL;
44
45 /*
46  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
47  */
48 static unsigned int sched_nr_latency = 5;
49
50 /*
51  * After fork, child runs first. (default) If set to 0 then
52  * parent will (try to) run first.
53  */
54 const_debug unsigned int sysctl_sched_child_runs_first = 1;
55
56 /*
57  * sys_sched_yield() compat mode
58  *
59  * This option switches the agressive yield implementation of the
60  * old scheduler back on.
61  */
62 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_compat_yield;
63
64 /*
65  * SCHED_BATCH wake-up granularity.
66  * (default: 10 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
67  *
68  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
69  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
70  * have immediate wakeup/sleep latencies.
71  */
72 unsigned int sysctl_sched_batch_wakeup_granularity = 10000000UL;
73
74 /*
75  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
76  * (default: 10 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 10000000UL;
83
84 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
85
86 /**************************************************************
87  * CFS operations on generic schedulable entities:
88  */
89
90 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
91
92 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
93 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
94 {
95         return cfs_rq->rq;
96 }
97
98 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
99 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
100
101 #else   /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
102
103 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
104 {
105         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
106 }
107
108 #define entity_is_task(se)      1
109
110 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
111
112 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
113 {
114         return container_of(se, struct task_struct, se);
115 }
116
117
118 /**************************************************************
119  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
120  */
121
122 static inline u64 max_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
123 {
124         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
125         if (delta > 0)
126                 min_vruntime = vruntime;
127
128         return min_vruntime;
129 }
130
131 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
132 {
133         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
134         if (delta < 0)
135                 min_vruntime = vruntime;
136
137         return min_vruntime;
138 }
139
140 static inline s64 entity_key(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
141 {
142         return se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
143 }
144
145 /*
146  * Enqueue an entity into the rb-tree:
147  */
148 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
149 {
150         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
151         struct rb_node *parent = NULL;
152         struct sched_entity *entry;
153         s64 key = entity_key(cfs_rq, se);
154         int leftmost = 1;
155
156         /*
157          * Find the right place in the rbtree:
158          */
159         while (*link) {
160                 parent = *link;
161                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
162                 /*
163                  * We dont care about collisions. Nodes with
164                  * the same key stay together.
165                  */
166                 if (key < entity_key(cfs_rq, entry)) {
167                         link = &parent->rb_left;
168                 } else {
169                         link = &parent->rb_right;
170                         leftmost = 0;
171                 }
172         }
173
174         /*
175          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
176          * used):
177          */
178         if (leftmost) {
179                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
180                 /*
181                  * maintain cfs_rq->min_vruntime to be a monotonic increasing
182                  * value tracking the leftmost vruntime in the tree.
183                  */
184                 cfs_rq->min_vruntime =
185                         max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, se->vruntime);
186         }
187
188         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
189         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
190 }
191
192 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
193 {
194         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
195                 struct rb_node *next_node;
196                 struct sched_entity *next;
197
198                 next_node = rb_next(&se->run_node);
199                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
200
201                 if (next_node) {
202                         next = rb_entry(next_node,
203                                         struct sched_entity, run_node);
204                         cfs_rq->min_vruntime =
205                                 max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime,
206                                              next->vruntime);
207                 }
208         }
209
210         if (cfs_rq->next == se)
211                 cfs_rq->next = NULL;
212
213         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
214 }
215
216 static inline struct rb_node *first_fair(struct cfs_rq *cfs_rq)
217 {
218         return cfs_rq->rb_leftmost;
219 }
220
221 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
222 {
223         return rb_entry(first_fair(cfs_rq), struct sched_entity, run_node);
224 }
225
226 static inline struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
227 {
228         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
229
230         if (!last)
231                 return NULL;
232
233         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
234 }
235
236 /**************************************************************
237  * Scheduling class statistics methods:
238  */
239
240 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
241 int sched_nr_latency_handler(struct ctl_table *table, int write,
242                 struct file *filp, void __user *buffer, size_t *lenp,
243                 loff_t *ppos)
244 {
245         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, filp, buffer, lenp, ppos);
246
247         if (ret || !write)
248                 return ret;
249
250         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
251                                         sysctl_sched_min_granularity);
252
253         return 0;
254 }
255 #endif
256
257 /*
258  * The idea is to set a period in which each task runs once.
259  *
260  * When there are too many tasks (sysctl_sched_nr_latency) we have to stretch
261  * this period because otherwise the slices get too small.
262  *
263  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
264  */
265 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
266 {
267         u64 period = sysctl_sched_latency;
268         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
269
270         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
271                 period = sysctl_sched_min_granularity;
272                 period *= nr_running;
273         }
274
275         return period;
276 }
277
278 /*
279  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
280  * proportional to the weight.
281  *
282  * s = p*w/rw
283  */
284 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
285 {
286         return calc_delta_mine(__sched_period(cfs_rq->nr_running),
287                                se->load.weight, &cfs_rq->load);
288 }
289
290 /*
291  * We calculate the vruntime slice.
292  *
293  * vs = s/w = p/rw
294  */
295 static u64 __sched_vslice(unsigned long rq_weight, unsigned long nr_running)
296 {
297         u64 vslice = __sched_period(nr_running);
298
299         vslice *= NICE_0_LOAD;
300         do_div(vslice, rq_weight);
301
302         return vslice;
303 }
304
305 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq)
306 {
307         return __sched_vslice(cfs_rq->load.weight, cfs_rq->nr_running);
308 }
309
310 static u64 sched_vslice_add(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
311 {
312         return __sched_vslice(cfs_rq->load.weight + se->load.weight,
313                         cfs_rq->nr_running + 1);
314 }
315
316 /*
317  * Update the current task's runtime statistics. Skip current tasks that
318  * are not in our scheduling class.
319  */
320 static inline void
321 __update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr,
322               unsigned long delta_exec)
323 {
324         unsigned long delta_exec_weighted;
325
326         schedstat_set(curr->exec_max, max((u64)delta_exec, curr->exec_max));
327
328         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
329         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
330         delta_exec_weighted = delta_exec;
331         if (unlikely(curr->load.weight != NICE_0_LOAD)) {
332                 delta_exec_weighted = calc_delta_fair(delta_exec_weighted,
333                                                         &curr->load);
334         }
335         curr->vruntime += delta_exec_weighted;
336 }
337
338 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
339 {
340         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
341         u64 now = rq_of(cfs_rq)->clock;
342         unsigned long delta_exec;
343
344         if (unlikely(!curr))
345                 return;
346
347         /*
348          * Get the amount of time the current task was running
349          * since the last time we changed load (this cannot
350          * overflow on 32 bits):
351          */
352         delta_exec = (unsigned long)(now - curr->exec_start);
353
354         __update_curr(cfs_rq, curr, delta_exec);
355         curr->exec_start = now;
356
357         if (entity_is_task(curr)) {
358                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
359
360                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
361         }
362 }
363
364 static inline void
365 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
366 {
367         schedstat_set(se->wait_start, rq_of(cfs_rq)->clock);
368 }
369
370 /*
371  * Task is being enqueued - update stats:
372  */
373 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
374 {
375         /*
376          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
377          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
378          */
379         if (se != cfs_rq->curr)
380                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
381 }
382
383 static void
384 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
385 {
386         schedstat_set(se->wait_max, max(se->wait_max,
387                         rq_of(cfs_rq)->clock - se->wait_start));
388         schedstat_set(se->wait_count, se->wait_count + 1);
389         schedstat_set(se->wait_sum, se->wait_sum +
390                         rq_of(cfs_rq)->clock - se->wait_start);
391         schedstat_set(se->wait_start, 0);
392 }
393
394 static inline void
395 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
396 {
397         /*
398          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
399          * waiting task:
400          */
401         if (se != cfs_rq->curr)
402                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
403 }
404
405 /*
406  * We are picking a new current task - update its stats:
407  */
408 static inline void
409 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
410 {
411         /*
412          * We are starting a new run period:
413          */
414         se->exec_start = rq_of(cfs_rq)->clock;
415 }
416
417 /**************************************************
418  * Scheduling class queueing methods:
419  */
420
421 static void
422 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
423 {
424         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
425         cfs_rq->nr_running++;
426         se->on_rq = 1;
427 }
428
429 static void
430 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
431 {
432         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
433         cfs_rq->nr_running--;
434         se->on_rq = 0;
435 }
436
437 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
438 {
439 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
440         if (se->sleep_start) {
441                 u64 delta = rq_of(cfs_rq)->clock - se->sleep_start;
442                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
443
444                 if ((s64)delta < 0)
445                         delta = 0;
446
447                 if (unlikely(delta > se->sleep_max))
448                         se->sleep_max = delta;
449
450                 se->sleep_start = 0;
451                 se->sum_sleep_runtime += delta;
452
453                 account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
454         }
455         if (se->block_start) {
456                 u64 delta = rq_of(cfs_rq)->clock - se->block_start;
457                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
458
459                 if ((s64)delta < 0)
460                         delta = 0;
461
462                 if (unlikely(delta > se->block_max))
463                         se->block_max = delta;
464
465                 se->block_start = 0;
466                 se->sum_sleep_runtime += delta;
467
468                 /*
469                  * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by 20 to
470                  * get a milliseconds-range estimation of the amount of
471                  * time that the task spent sleeping:
472                  */
473                 if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
474
475                         profile_hits(SLEEP_PROFILING, (void *)get_wchan(tsk),
476                                      delta >> 20);
477                 }
478                 account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
479         }
480 #endif
481 }
482
483 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
484 {
485 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
486         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
487
488         if (d < 0)
489                 d = -d;
490
491         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
492                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
493 #endif
494 }
495
496 static void
497 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
498 {
499         u64 vruntime;
500
501         if (first_fair(cfs_rq)) {
502                 vruntime = min_vruntime(cfs_rq->min_vruntime,
503                                 __pick_next_entity(cfs_rq)->vruntime);
504         } else
505                 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
506
507         if (sched_feat(TREE_AVG)) {
508                 struct sched_entity *last = __pick_last_entity(cfs_rq);
509                 if (last) {
510                         vruntime += last->vruntime;
511                         vruntime >>= 1;
512                 }
513         } else if (sched_feat(APPROX_AVG) && cfs_rq->nr_running)
514                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq)/2;
515
516         /*
517          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
518          * however the extra weight of the new task will slow them down a
519          * little, place the new task so that it fits in the slot that
520          * stays open at the end.
521          */
522         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
523                 vruntime += sched_vslice_add(cfs_rq, se);
524
525         if (!initial) {
526                 /* sleeps upto a single latency don't count. */
527                 if (sched_feat(NEW_FAIR_SLEEPERS)) {
528                         vruntime -= calc_delta_fair(sysctl_sched_latency,
529                                                     &cfs_rq->load);
530                 }
531
532                 /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
533                 vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
534         }
535
536         se->vruntime = vruntime;
537 }
538
539 static void
540 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int wakeup)
541 {
542         /*
543          * Update run-time statistics of the 'current'.
544          */
545         update_curr(cfs_rq);
546
547         if (wakeup) {
548                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
549                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
550         }
551
552         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
553         check_spread(cfs_rq, se);
554         if (se != cfs_rq->curr)
555                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
556         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
557 }
558
559 static void
560 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int sleep)
561 {
562         /*
563          * Update run-time statistics of the 'current'.
564          */
565         update_curr(cfs_rq);
566
567         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
568         if (sleep) {
569 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
570                 if (entity_is_task(se)) {
571                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
572
573                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
574                                 se->sleep_start = rq_of(cfs_rq)->clock;
575                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
576                                 se->block_start = rq_of(cfs_rq)->clock;
577                 }
578 #endif
579         }
580
581         if (se != cfs_rq->curr)
582                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
583         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
584 }
585
586 /*
587  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
588  */
589 static void
590 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
591 {
592         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
593
594         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
595         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
596         if (delta_exec > ideal_runtime)
597                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
598 }
599
600 static void
601 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
602 {
603         /* 'current' is not kept within the tree. */
604         if (se->on_rq) {
605                 /*
606                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
607                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
608                  * runqueue.
609                  */
610                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
611                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
612         }
613
614         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
615         cfs_rq->curr = se;
616 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
617         /*
618          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
619          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
620          * when there are only lesser-weight tasks around):
621          */
622         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
623                 se->slice_max = max(se->slice_max,
624                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
625         }
626 #endif
627         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
628 }
629
630 static struct sched_entity *
631 pick_next(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
632 {
633         s64 diff, gran;
634
635         if (!cfs_rq->next)
636                 return se;
637
638         diff = cfs_rq->next->vruntime - se->vruntime;
639         if (diff < 0)
640                 return se;
641
642         gran = calc_delta_fair(sysctl_sched_wakeup_granularity, &cfs_rq->load);
643         if (diff > gran)
644                 return se;
645
646         return cfs_rq->next;
647 }
648
649 static struct sched_entity *pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
650 {
651         struct sched_entity *se = NULL;
652
653         if (first_fair(cfs_rq)) {
654                 se = __pick_next_entity(cfs_rq);
655                 se = pick_next(cfs_rq, se);
656                 set_next_entity(cfs_rq, se);
657         }
658
659         return se;
660 }
661
662 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
663 {
664         /*
665          * If still on the runqueue then deactivate_task()
666          * was not called and update_curr() has to be done:
667          */
668         if (prev->on_rq)
669                 update_curr(cfs_rq);
670
671         check_spread(cfs_rq, prev);
672         if (prev->on_rq) {
673                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
674                 /* Put 'current' back into the tree. */
675                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
676         }
677         cfs_rq->curr = NULL;
678 }
679
680 static void
681 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
682 {
683         /*
684          * Update run-time statistics of the 'current'.
685          */
686         update_curr(cfs_rq);
687
688 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
689         /*
690          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
691          * validating it and just reschedule.
692          */
693         if (queued)
694                 return resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
695         /*
696          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
697          */
698         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
699                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
700                 return;
701 #endif
702
703         if (cfs_rq->nr_running > 1 || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPT))
704                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
705 }
706
707 /**************************************************
708  * CFS operations on tasks:
709  */
710
711 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
712
713 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
714 #define for_each_sched_entity(se) \
715                 for (; se; se = se->parent)
716
717 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
718 {
719         return p->se.cfs_rq;
720 }
721
722 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
723 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
724 {
725         return se->cfs_rq;
726 }
727
728 /* runqueue "owned" by this group */
729 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
730 {
731         return grp->my_q;
732 }
733
734 /* Given a group's cfs_rq on one cpu, return its corresponding cfs_rq on
735  * another cpu ('this_cpu')
736  */
737 static inline struct cfs_rq *cpu_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq, int this_cpu)
738 {
739         return cfs_rq->tg->cfs_rq[this_cpu];
740 }
741
742 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
743 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
744         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
745
746 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
747 static inline int
748 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
749 {
750         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
751                 return 1;
752
753         return 0;
754 }
755
756 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
757 {
758         return se->parent;
759 }
760
761 #else   /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
762
763 #define for_each_sched_entity(se) \
764                 for (; se; se = NULL)
765
766 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
767 {
768         return &task_rq(p)->cfs;
769 }
770
771 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
772 {
773         struct task_struct *p = task_of(se);
774         struct rq *rq = task_rq(p);
775
776         return &rq->cfs;
777 }
778
779 /* runqueue "owned" by this group */
780 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
781 {
782         return NULL;
783 }
784
785 static inline struct cfs_rq *cpu_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq, int this_cpu)
786 {
787         return &cpu_rq(this_cpu)->cfs;
788 }
789
790 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
791                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
792
793 static inline int
794 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
795 {
796         return 1;
797 }
798
799 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
800 {
801         return NULL;
802 }
803
804 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
805
806 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
807 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
808 {
809         int requeue = rq->curr == p;
810         struct sched_entity *se = &p->se;
811         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
812
813         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
814
815         if (hrtick_enabled(rq) && cfs_rq->nr_running > 1) {
816                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
817                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
818                 s64 delta = slice - ran;
819
820                 if (delta < 0) {
821                         if (rq->curr == p)
822                                 resched_task(p);
823                         return;
824                 }
825
826                 /*
827                  * Don't schedule slices shorter than 10000ns, that just
828                  * doesn't make sense. Rely on vruntime for fairness.
829                  */
830                 if (!requeue)
831                         delta = max(10000LL, delta);
832
833                 hrtick_start(rq, delta, requeue);
834         }
835 }
836 #else
837 static inline void
838 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
839 {
840 }
841 #endif
842
843 /*
844  * The enqueue_task method is called before nr_running is
845  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
846  * then put the task into the rbtree:
847  */
848 static void enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wakeup)
849 {
850         struct cfs_rq *cfs_rq;
851         struct sched_entity *se = &p->se;
852
853         for_each_sched_entity(se) {
854                 if (se->on_rq)
855                         break;
856                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
857                 enqueue_entity(cfs_rq, se, wakeup);
858                 wakeup = 1;
859         }
860
861         hrtick_start_fair(rq, rq->curr);
862 }
863
864 /*
865  * The dequeue_task method is called before nr_running is
866  * decreased. We remove the task from the rbtree and
867  * update the fair scheduling stats:
868  */
869 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int sleep)
870 {
871         struct cfs_rq *cfs_rq;
872         struct sched_entity *se = &p->se;
873
874         for_each_sched_entity(se) {
875                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
876                 dequeue_entity(cfs_rq, se, sleep);
877                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
878                 if (cfs_rq->load.weight)
879                         break;
880                 sleep = 1;
881         }
882
883         hrtick_start_fair(rq, rq->curr);
884 }
885
886 /*
887  * sched_yield() support is very simple - we dequeue and enqueue.
888  *
889  * If compat_yield is turned on then we requeue to the end of the tree.
890  */
891 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
892 {
893         struct task_struct *curr = rq->curr;
894         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
895         struct sched_entity *rightmost, *se = &curr->se;
896
897         /*
898          * Are we the only task in the tree?
899          */
900         if (unlikely(cfs_rq->nr_running == 1))
901                 return;
902
903         if (likely(!sysctl_sched_compat_yield) && curr->policy != SCHED_BATCH) {
904                 __update_rq_clock(rq);
905                 /*
906                  * Update run-time statistics of the 'current'.
907                  */
908                 update_curr(cfs_rq);
909
910                 return;
911         }
912         /*
913          * Find the rightmost entry in the rbtree:
914          */
915         rightmost = __pick_last_entity(cfs_rq);
916         /*
917          * Already in the rightmost position?
918          */
919         if (unlikely(rightmost->vruntime < se->vruntime))
920                 return;
921
922         /*
923          * Minimally necessary key value to be last in the tree:
924          * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
925          * 'current' within the tree based on its new key value.
926          */
927         se->vruntime = rightmost->vruntime + 1;
928 }
929
930 /*
931  * wake_idle() will wake a task on an idle cpu if task->cpu is
932  * not idle and an idle cpu is available.  The span of cpus to
933  * search starts with cpus closest then further out as needed,
934  * so we always favor a closer, idle cpu.
935  *
936  * Returns the CPU we should wake onto.
937  */
938 #if defined(ARCH_HAS_SCHED_WAKE_IDLE)
939 static int wake_idle(int cpu, struct task_struct *p)
940 {
941         cpumask_t tmp;
942         struct sched_domain *sd;
943         int i;
944
945         /*
946          * If it is idle, then it is the best cpu to run this task.
947          *
948          * This cpu is also the best, if it has more than one task already.
949          * Siblings must be also busy(in most cases) as they didn't already
950          * pickup the extra load from this cpu and hence we need not check
951          * sibling runqueue info. This will avoid the checks and cache miss
952          * penalities associated with that.
953          */
954         if (idle_cpu(cpu) || cpu_rq(cpu)->nr_running > 1)
955                 return cpu;
956
957         for_each_domain(cpu, sd) {
958                 if (sd->flags & SD_WAKE_IDLE) {
959                         cpus_and(tmp, sd->span, p->cpus_allowed);
960                         for_each_cpu_mask(i, tmp) {
961                                 if (idle_cpu(i)) {
962                                         if (i != task_cpu(p)) {
963                                                 schedstat_inc(p,
964                                                        se.nr_wakeups_idle);
965                                         }
966                                         return i;
967                                 }
968                         }
969                 } else {
970                         break;
971                 }
972         }
973         return cpu;
974 }
975 #else
976 static inline int wake_idle(int cpu, struct task_struct *p)
977 {
978         return cpu;
979 }
980 #endif
981
982 #ifdef CONFIG_SMP
983 static int select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int sync)
984 {
985         int cpu, this_cpu;
986         struct rq *rq;
987         struct sched_domain *sd, *this_sd = NULL;
988         int new_cpu;
989
990         cpu      = task_cpu(p);
991         rq       = task_rq(p);
992         this_cpu = smp_processor_id();
993         new_cpu  = cpu;
994
995         if (cpu == this_cpu)
996                 goto out_set_cpu;
997
998         for_each_domain(this_cpu, sd) {
999                 if (cpu_isset(cpu, sd->span)) {
1000                         this_sd = sd;
1001                         break;
1002                 }
1003         }
1004
1005         if (unlikely(!cpu_isset(this_cpu, p->cpus_allowed)))
1006                 goto out_set_cpu;
1007
1008         /*
1009          * Check for affine wakeup and passive balancing possibilities.
1010          */
1011         if (this_sd) {
1012                 int idx = this_sd->wake_idx;
1013                 unsigned int imbalance;
1014                 unsigned long load, this_load;
1015
1016                 imbalance = 100 + (this_sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1017
1018                 load = source_load(cpu, idx);
1019                 this_load = target_load(this_cpu, idx);
1020
1021                 new_cpu = this_cpu; /* Wake to this CPU if we can */
1022
1023                 if (this_sd->flags & SD_WAKE_AFFINE) {
1024                         unsigned long tl = this_load;
1025                         unsigned long tl_per_task;
1026
1027                         /*
1028                          * Attract cache-cold tasks on sync wakeups:
1029                          */
1030                         if (sync && !task_hot(p, rq->clock, this_sd))
1031                                 goto out_set_cpu;
1032
1033                         schedstat_inc(p, se.nr_wakeups_affine_attempts);
1034                         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
1035
1036                         /*
1037                          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
1038                          * effect of the currently running task from the load
1039                          * of the current CPU:
1040                          */
1041                         if (sync)
1042                                 tl -= current->se.load.weight;
1043
1044                         if ((tl <= load &&
1045                                 tl + target_load(cpu, idx) <= tl_per_task) ||
1046                                100*(tl + p->se.load.weight) <= imbalance*load) {
1047                                 /*
1048                                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
1049                                  * p is cache cold in this domain, and
1050                                  * there is no bad imbalance.
1051                                  */
1052                                 schedstat_inc(this_sd, ttwu_move_affine);
1053                                 schedstat_inc(p, se.nr_wakeups_affine);
1054                                 goto out_set_cpu;
1055                         }
1056                 }
1057
1058                 /*
1059                  * Start passive balancing when half the imbalance_pct
1060                  * limit is reached.
1061                  */
1062                 if (this_sd->flags & SD_WAKE_BALANCE) {
1063                         if (imbalance*this_load <= 100*load) {
1064                                 schedstat_inc(this_sd, ttwu_move_balance);
1065                                 schedstat_inc(p, se.nr_wakeups_passive);
1066                                 goto out_set_cpu;
1067                         }
1068                 }
1069         }
1070
1071         new_cpu = cpu; /* Could not wake to this_cpu. Wake to cpu instead */
1072 out_set_cpu:
1073         return wake_idle(new_cpu, p);
1074 }
1075 #endif /* CONFIG_SMP */
1076
1077
1078 /*
1079  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
1080  */
1081 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1082 {
1083         struct task_struct *curr = rq->curr;
1084         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
1085         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
1086         unsigned long gran;
1087
1088         if (unlikely(rt_prio(p->prio))) {
1089                 update_rq_clock(rq);
1090                 update_curr(cfs_rq);
1091                 resched_task(curr);
1092                 return;
1093         }
1094
1095         cfs_rq_of(pse)->next = pse;
1096
1097         /*
1098          * Batch tasks do not preempt (their preemption is driven by
1099          * the tick):
1100          */
1101         if (unlikely(p->policy == SCHED_BATCH))
1102                 return;
1103
1104         if (!sched_feat(WAKEUP_PREEMPT))
1105                 return;
1106
1107         while (!is_same_group(se, pse)) {
1108                 se = parent_entity(se);
1109                 pse = parent_entity(pse);
1110         }
1111
1112         gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
1113         /*
1114          * More easily preempt - nice tasks, while not making
1115          * it harder for + nice tasks.
1116          */
1117         if (unlikely(se->load.weight > NICE_0_LOAD))
1118                 gran = calc_delta_fair(gran, &se->load);
1119
1120         if (pse->vruntime + gran < se->vruntime)
1121                 resched_task(curr);
1122 }
1123
1124 static struct task_struct *pick_next_task_fair(struct rq *rq)
1125 {
1126         struct task_struct *p;
1127         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
1128         struct sched_entity *se;
1129
1130         if (unlikely(!cfs_rq->nr_running))
1131                 return NULL;
1132
1133         do {
1134                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
1135                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
1136         } while (cfs_rq);
1137
1138         p = task_of(se);
1139         hrtick_start_fair(rq, p);
1140
1141         return p;
1142 }
1143
1144 /*
1145  * Account for a descheduled task:
1146  */
1147 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
1148 {
1149         struct sched_entity *se = &prev->se;
1150         struct cfs_rq *cfs_rq;
1151
1152         for_each_sched_entity(se) {
1153                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1154                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
1155         }
1156 }
1157
1158 #ifdef CONFIG_SMP
1159 /**************************************************
1160  * Fair scheduling class load-balancing methods:
1161  */
1162
1163 /*
1164  * Load-balancing iterator. Note: while the runqueue stays locked
1165  * during the whole iteration, the current task might be
1166  * dequeued so the iterator has to be dequeue-safe. Here we
1167  * achieve that by always pre-iterating before returning
1168  * the current task:
1169  */
1170 static struct task_struct *
1171 __load_balance_iterator(struct cfs_rq *cfs_rq, struct rb_node *curr)
1172 {
1173         struct task_struct *p;
1174
1175         if (!curr)
1176                 return NULL;
1177
1178         p = rb_entry(curr, struct task_struct, se.run_node);
1179         cfs_rq->rb_load_balance_curr = rb_next(curr);
1180
1181         return p;
1182 }
1183
1184 static struct task_struct *load_balance_start_fair(void *arg)
1185 {
1186         struct cfs_rq *cfs_rq = arg;
1187
1188         return __load_balance_iterator(cfs_rq, first_fair(cfs_rq));
1189 }
1190
1191 static struct task_struct *load_balance_next_fair(void *arg)
1192 {
1193         struct cfs_rq *cfs_rq = arg;
1194
1195         return __load_balance_iterator(cfs_rq, cfs_rq->rb_load_balance_curr);
1196 }
1197
1198 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1199 static int cfs_rq_best_prio(struct cfs_rq *cfs_rq)
1200 {
1201         struct sched_entity *curr;
1202         struct task_struct *p;
1203
1204         if (!cfs_rq->nr_running || !first_fair(cfs_rq))
1205                 return MAX_PRIO;
1206
1207         curr = cfs_rq->curr;
1208         if (!curr)
1209                 curr = __pick_next_entity(cfs_rq);
1210
1211         p = task_of(curr);
1212
1213         return p->prio;
1214 }
1215 #endif
1216
1217 static unsigned long
1218 load_balance_fair(struct rq *this_rq, int this_cpu, struct rq *busiest,
1219                   unsigned long max_load_move,
1220                   struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
1221                   int *all_pinned, int *this_best_prio)
1222 {
1223         struct cfs_rq *busy_cfs_rq;
1224         long rem_load_move = max_load_move;
1225         struct rq_iterator cfs_rq_iterator;
1226
1227         cfs_rq_iterator.start = load_balance_start_fair;
1228         cfs_rq_iterator.next = load_balance_next_fair;
1229
1230         for_each_leaf_cfs_rq(busiest, busy_cfs_rq) {
1231 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1232                 struct cfs_rq *this_cfs_rq;
1233                 long imbalance;
1234                 unsigned long maxload;
1235
1236                 this_cfs_rq = cpu_cfs_rq(busy_cfs_rq, this_cpu);
1237
1238                 imbalance = busy_cfs_rq->load.weight - this_cfs_rq->load.weight;
1239                 /* Don't pull if this_cfs_rq has more load than busy_cfs_rq */
1240                 if (imbalance <= 0)
1241                         continue;
1242
1243                 /* Don't pull more than imbalance/2 */
1244                 imbalance /= 2;
1245                 maxload = min(rem_load_move, imbalance);
1246
1247                 *this_best_prio = cfs_rq_best_prio(this_cfs_rq);
1248 #else
1249 # define maxload rem_load_move
1250 #endif
1251                 /*
1252                  * pass busy_cfs_rq argument into
1253                  * load_balance_[start|next]_fair iterators
1254                  */
1255                 cfs_rq_iterator.arg = busy_cfs_rq;
1256                 rem_load_move -= balance_tasks(this_rq, this_cpu, busiest,
1257                                                maxload, sd, idle, all_pinned,
1258                                                this_best_prio,
1259                                                &cfs_rq_iterator);
1260
1261                 if (rem_load_move <= 0)
1262                         break;
1263         }
1264
1265         return max_load_move - rem_load_move;
1266 }
1267
1268 static int
1269 move_one_task_fair(struct rq *this_rq, int this_cpu, struct rq *busiest,
1270                    struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle)
1271 {
1272         struct cfs_rq *busy_cfs_rq;
1273         struct rq_iterator cfs_rq_iterator;
1274
1275         cfs_rq_iterator.start = load_balance_start_fair;
1276         cfs_rq_iterator.next = load_balance_next_fair;
1277
1278         for_each_leaf_cfs_rq(busiest, busy_cfs_rq) {
1279                 /*
1280                  * pass busy_cfs_rq argument into
1281                  * load_balance_[start|next]_fair iterators
1282                  */
1283                 cfs_rq_iterator.arg = busy_cfs_rq;
1284                 if (iter_move_one_task(this_rq, this_cpu, busiest, sd, idle,
1285                                        &cfs_rq_iterator))
1286                     return 1;
1287         }
1288
1289         return 0;
1290 }
1291 #endif
1292
1293 /*
1294  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
1295  */
1296 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
1297 {
1298         struct cfs_rq *cfs_rq;
1299         struct sched_entity *se = &curr->se;
1300
1301         for_each_sched_entity(se) {
1302                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1303                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
1304         }
1305 }
1306
1307 #define swap(a, b) do { typeof(a) tmp = (a); (a) = (b); (b) = tmp; } while (0)
1308
1309 /*
1310  * Share the fairness runtime between parent and child, thus the
1311  * total amount of pressure for CPU stays equal - new tasks
1312  * get a chance to run but frequent forkers are not allowed to
1313  * monopolize the CPU. Note: the parent runqueue is locked,
1314  * the child is not running yet.
1315  */
1316 static void task_new_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1317 {
1318         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
1319         struct sched_entity *se = &p->se, *curr = cfs_rq->curr;
1320         int this_cpu = smp_processor_id();
1321
1322         sched_info_queued(p);
1323
1324         update_curr(cfs_rq);
1325         place_entity(cfs_rq, se, 1);
1326
1327         /* 'curr' will be NULL if the child belongs to a different group */
1328         if (sysctl_sched_child_runs_first && this_cpu == task_cpu(p) &&
1329                         curr && curr->vruntime < se->vruntime) {
1330                 /*
1331                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
1332                  * 'current' within the tree based on its new key value.
1333                  */
1334                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
1335         }
1336
1337         enqueue_task_fair(rq, p, 0);
1338         resched_task(rq->curr);
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
1343  * the current task.
1344  */
1345 static void prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p,
1346                               int oldprio, int running)
1347 {
1348         /*
1349          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
1350          * our priority decreased, or if we are not currently running on
1351          * this runqueue and our priority is higher than the current's
1352          */
1353         if (running) {
1354                 if (p->prio > oldprio)
1355                         resched_task(rq->curr);
1356         } else
1357                 check_preempt_curr(rq, p);
1358 }
1359
1360 /*
1361  * We switched to the sched_fair class.
1362  */
1363 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p,
1364                              int running)
1365 {
1366         /*
1367          * We were most likely switched from sched_rt, so
1368          * kick off the schedule if running, otherwise just see
1369          * if we can still preempt the current task.
1370          */
1371         if (running)
1372                 resched_task(rq->curr);
1373         else
1374                 check_preempt_curr(rq, p);
1375 }
1376
1377 /* Account for a task changing its policy or group.
1378  *
1379  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
1380  * migrates between groups/classes.
1381  */
1382 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
1383 {
1384         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
1385
1386         for_each_sched_entity(se)
1387                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
1388 }
1389
1390 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1391 static void moved_group_fair(struct task_struct *p)
1392 {
1393         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
1394
1395         update_curr(cfs_rq);
1396         place_entity(cfs_rq, &p->se, 1);
1397 }
1398 #endif
1399
1400 /*
1401  * All the scheduling class methods:
1402  */
1403 static const struct sched_class fair_sched_class = {
1404         .next                   = &idle_sched_class,
1405         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
1406         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
1407         .yield_task             = yield_task_fair,
1408 #ifdef CONFIG_SMP
1409         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
1410 #endif /* CONFIG_SMP */
1411
1412         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
1413
1414         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
1415         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
1416
1417 #ifdef CONFIG_SMP
1418         .load_balance           = load_balance_fair,
1419         .move_one_task          = move_one_task_fair,
1420 #endif
1421
1422         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
1423         .task_tick              = task_tick_fair,
1424         .task_new               = task_new_fair,
1425
1426         .prio_changed           = prio_changed_fair,
1427         .switched_to            = switched_to_fair,
1428
1429 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1430         .moved_group            = moved_group_fair,
1431 #endif
1432 };
1433
1434 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
1435 static void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
1436 {
1437         struct cfs_rq *cfs_rq;
1438
1439 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1440         print_cfs_rq(m, cpu, &cpu_rq(cpu)->cfs);
1441 #endif
1442         rcu_read_lock();
1443         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
1444                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
1445         rcu_read_unlock();
1446 }
1447 #endif