Branch data Line data Source code
1 : : // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 : : /*
3 : : * Per Entity Load Tracking
4 : : *
5 : : * Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6 : : *
7 : : * Interactivity improvements by Mike Galbraith
8 : : * (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9 : : *
10 : : * Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11 : : * (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12 : : *
13 : : * Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14 : : * Copyright IBM Corporation, 2007
15 : : * Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16 : : *
17 : : * Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18 : : * Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19 : : *
20 : : * Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21 : : * Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22 : : *
23 : : * Move PELT related code from fair.c into this pelt.c file
24 : : * Author: Vincent Guittot <vincent.guittot@linaro.org>
25 : : */
26 : :
27 : : #include <linux/sched.h>
28 : : #include "sched.h"
29 : : #include "pelt.h"
30 : :
31 : : #include <trace/events/sched.h>
32 : :
33 : : /*
34 : : * Approximate:
35 : : * val * y^n, where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
36 : : */
37 : 3 : static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
38 : : {
39 : : unsigned int local_n;
40 : :
41 : 3 : if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
42 : : return 0;
43 : :
44 : : /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
45 : 3 : local_n = n;
46 : :
47 : : /*
48 : : * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
49 : : * y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
50 : : * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
51 : : *
52 : : * To achieve constant time decay_load.
53 : : */
54 : 3 : if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
55 : 3 : val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
56 : 3 : local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
57 : : }
58 : :
59 : 3 : val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
60 : 3 : return val;
61 : : }
62 : :
63 : 3 : static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
64 : : {
65 : : u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
66 : :
67 : : /*
68 : : * c1 = d1 y^p
69 : : */
70 : 3 : c1 = decay_load((u64)d1, periods);
71 : :
72 : : /*
73 : : * p-1
74 : : * c2 = 1024 \Sum y^n
75 : : * n=1
76 : : *
77 : : * inf inf
78 : : * = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
79 : : * n=0 n=p
80 : : */
81 : 3 : c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
82 : :
83 : 3 : return c1 + c2 + c3;
84 : : }
85 : :
86 : : #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
87 : :
88 : : /*
89 : : * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
90 : : * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
91 : : * the remainder of the (incomplete) current period.
92 : : *
93 : : * d1 d2 d3
94 : : * ^ ^ ^
95 : : * | | |
96 : : * |<->|<----------------->|<--->|
97 : : * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
98 : : *
99 : : * p-1
100 : : * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
101 : : * n=1
102 : : *
103 : : * = u y^p + (Step 1)
104 : : *
105 : : * p-1
106 : : * d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0 (Step 2)
107 : : * n=1
108 : : */
109 : : static __always_inline u32
110 : : accumulate_sum(u64 delta, struct sched_avg *sa,
111 : : unsigned long load, unsigned long runnable, int running)
112 : : {
113 : 3 : u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
114 : : u64 periods;
115 : :
116 : 3 : delta += sa->period_contrib;
117 : 3 : periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
118 : :
119 : : /*
120 : : * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
121 : : */
122 : 3 : if (periods) {
123 : 3 : sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
124 : 3 : sa->runnable_load_sum =
125 : 3 : decay_load(sa->runnable_load_sum, periods);
126 : 3 : sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
127 : :
128 : : /*
129 : : * Step 2
130 : : */
131 : 3 : delta %= 1024;
132 : 3 : contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
133 : 3 : 1024 - sa->period_contrib, delta);
134 : : }
135 : 3 : sa->period_contrib = delta;
136 : :
137 : 3 : if (load)
138 : 3 : sa->load_sum += load * contrib;
139 : 3 : if (runnable)
140 : 3 : sa->runnable_load_sum += runnable * contrib;
141 : 3 : if (running)
142 : 3 : sa->util_sum += contrib << SCHED_CAPACITY_SHIFT;
143 : :
144 : 3 : return periods;
145 : : }
146 : :
147 : : /*
148 : : * We can represent the historical contribution to runnable average as the
149 : : * coefficients of a geometric series. To do this we sub-divide our runnable
150 : : * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
151 : : * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
152 : : *
153 : : * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
154 : : * p0 p1 p2
155 : : * (now) (~1ms ago) (~2ms ago)
156 : : *
157 : : * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
158 : : *
159 : : * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
160 : : * following representation of historical load:
161 : : * u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
162 : : *
163 : : * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
164 : : * y^32 = 0.5
165 : : *
166 : : * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
167 : : * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
168 : : * (u_0).
169 : : *
170 : : * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
171 : : * sum again by y is sufficient to update:
172 : : * load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
173 : : * = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
174 : : */
175 : : static __always_inline int
176 : : ___update_load_sum(u64 now, struct sched_avg *sa,
177 : : unsigned long load, unsigned long runnable, int running)
178 : : {
179 : : u64 delta;
180 : :
181 : 3 : delta = now - sa->last_update_time;
182 : : /*
183 : : * This should only happen when time goes backwards, which it
184 : : * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
185 : : */
186 : 3 : if ((s64)delta < 0) {
187 : 0 : sa->last_update_time = now;
188 : : return 0;
189 : : }
190 : :
191 : : /*
192 : : * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
193 : : * approximation of 1us and fast to compute.
194 : : */
195 : 3 : delta >>= 10;
196 : 3 : if (!delta)
197 : : return 0;
198 : :
199 : 3 : sa->last_update_time += delta << 10;
200 : :
201 : : /*
202 : : * running is a subset of runnable (weight) so running can't be set if
203 : : * runnable is clear. But there are some corner cases where the current
204 : : * se has been already dequeued but cfs_rq->curr still points to it.
205 : : * This means that weight will be 0 but not running for a sched_entity
206 : : * but also for a cfs_rq if the latter becomes idle. As an example,
207 : : * this happens during idle_balance() which calls
208 : : * update_blocked_averages()
209 : : */
210 : 3 : if (!load)
211 : : runnable = running = 0;
212 : :
213 : : /*
214 : : * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
215 : : * accrues by two steps:
216 : : *
217 : : * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
218 : : * crossed period boundaries, finish.
219 : : */
220 : 3 : if (!accumulate_sum(delta, sa, load, runnable, running))
221 : : return 0;
222 : :
223 : : return 1;
224 : : }
225 : :
226 : : static __always_inline void
227 : : ___update_load_avg(struct sched_avg *sa, unsigned long load, unsigned long runnable)
228 : : {
229 : 3 : u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
230 : :
231 : : /*
232 : : * Step 2: update *_avg.
233 : : */
234 : 3 : sa->load_avg = div_u64(load * sa->load_sum, divider);
235 : 3 : sa->runnable_load_avg = div_u64(runnable * sa->runnable_load_sum, divider);
236 : 3 : WRITE_ONCE(sa->util_avg, sa->util_sum / divider);
237 : : }
238 : :
239 : : /*
240 : : * sched_entity:
241 : : *
242 : : * task:
243 : : * se_runnable() == se_weight()
244 : : *
245 : : * group: [ see update_cfs_group() ]
246 : : * se_weight() = tg->weight * grq->load_avg / tg->load_avg
247 : : * se_runnable() = se_weight(se) * grq->runnable_load_avg / grq->load_avg
248 : : *
249 : : * load_sum := runnable_sum
250 : : * load_avg = se_weight(se) * runnable_avg
251 : : *
252 : : * runnable_load_sum := runnable_sum
253 : : * runnable_load_avg = se_runnable(se) * runnable_avg
254 : : *
255 : : * XXX collapse load_sum and runnable_load_sum
256 : : *
257 : : * cfq_rq:
258 : : *
259 : : * load_sum = \Sum se_weight(se) * se->avg.load_sum
260 : : * load_avg = \Sum se->avg.load_avg
261 : : *
262 : : * runnable_load_sum = \Sum se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum
263 : : * runnable_load_avg = \Sum se->avg.runable_load_avg
264 : : */
265 : :
266 : 3 : int __update_load_avg_blocked_se(u64 now, struct sched_entity *se)
267 : : {
268 : 3 : if (___update_load_sum(now, &se->avg, 0, 0, 0)) {
269 : : ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));
270 : 3 : trace_pelt_se_tp(se);
271 : 3 : return 1;
272 : : }
273 : :
274 : : return 0;
275 : : }
276 : :
277 : 3 : int __update_load_avg_se(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
278 : : {
279 : 3 : if (___update_load_sum(now, &se->avg, !!se->on_rq, !!se->on_rq,
280 : 3 : cfs_rq->curr == se)) {
281 : :
282 : : ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));
283 : : cfs_se_util_change(&se->avg);
284 : 3 : trace_pelt_se_tp(se);
285 : 3 : return 1;
286 : : }
287 : :
288 : : return 0;
289 : : }
290 : :
291 : 3 : int __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
292 : : {
293 : 3 : if (___update_load_sum(now, &cfs_rq->avg,
294 : : scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
295 : : scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight),
296 : 3 : cfs_rq->curr != NULL)) {
297 : :
298 : : ___update_load_avg(&cfs_rq->avg, 1, 1);
299 : 3 : trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
300 : 3 : return 1;
301 : : }
302 : :
303 : : return 0;
304 : : }
305 : :
306 : : /*
307 : : * rt_rq:
308 : : *
309 : : * util_sum = \Sum se->avg.util_sum but se->avg.util_sum is not tracked
310 : : * util_sum = cpu_scale * load_sum
311 : : * runnable_load_sum = load_sum
312 : : *
313 : : * load_avg and runnable_load_avg are not supported and meaningless.
314 : : *
315 : : */
316 : :
317 : 3 : int update_rt_rq_load_avg(u64 now, struct rq *rq, int running)
318 : : {
319 : 3 : if (___update_load_sum(now, &rq->avg_rt,
320 : : running,
321 : : running,
322 : : running)) {
323 : :
324 : : ___update_load_avg(&rq->avg_rt, 1, 1);
325 : 3 : trace_pelt_rt_tp(rq);
326 : 3 : return 1;
327 : : }
328 : :
329 : : return 0;
330 : : }
331 : :
332 : : /*
333 : : * dl_rq:
334 : : *
335 : : * util_sum = \Sum se->avg.util_sum but se->avg.util_sum is not tracked
336 : : * util_sum = cpu_scale * load_sum
337 : : * runnable_load_sum = load_sum
338 : : *
339 : : */
340 : :
341 : 3 : int update_dl_rq_load_avg(u64 now, struct rq *rq, int running)
342 : : {
343 : 3 : if (___update_load_sum(now, &rq->avg_dl,
344 : : running,
345 : : running,
346 : : running)) {
347 : :
348 : : ___update_load_avg(&rq->avg_dl, 1, 1);
349 : 3 : trace_pelt_dl_tp(rq);
350 : 3 : return 1;
351 : : }
352 : :
353 : : return 0;
354 : : }
355 : :
356 : : #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
357 : : /*
358 : : * irq:
359 : : *
360 : : * util_sum = \Sum se->avg.util_sum but se->avg.util_sum is not tracked
361 : : * util_sum = cpu_scale * load_sum
362 : : * runnable_load_sum = load_sum
363 : : *
364 : : */
365 : :
366 : : int update_irq_load_avg(struct rq *rq, u64 running)
367 : : {
368 : : int ret = 0;
369 : :
370 : : /*
371 : : * We can't use clock_pelt because irq time is not accounted in
372 : : * clock_task. Instead we directly scale the running time to
373 : : * reflect the real amount of computation
374 : : */
375 : : running = cap_scale(running, arch_scale_freq_capacity(cpu_of(rq)));
376 : : running = cap_scale(running, arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq)));
377 : :
378 : : /*
379 : : * We know the time that has been used by interrupt since last update
380 : : * but we don't when. Let be pessimistic and assume that interrupt has
381 : : * happened just before the update. This is not so far from reality
382 : : * because interrupt will most probably wake up task and trig an update
383 : : * of rq clock during which the metric is updated.
384 : : * We start to decay with normal context time and then we add the
385 : : * interrupt context time.
386 : : * We can safely remove running from rq->clock because
387 : : * rq->clock += delta with delta >= running
388 : : */
389 : : ret = ___update_load_sum(rq->clock - running, &rq->avg_irq,
390 : : 0,
391 : : 0,
392 : : 0);
393 : : ret += ___update_load_sum(rq->clock, &rq->avg_irq,
394 : : 1,
395 : : 1,
396 : : 1);
397 : :
398 : : if (ret) {
399 : : ___update_load_avg(&rq->avg_irq, 1, 1);
400 : : trace_pelt_irq_tp(rq);
401 : : }
402 : :
403 : : return ret;
404 : : }
405 : : #endif
|
