sched: Basic tracking of matching tasks
authorPeter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Tue, 17 Nov 2020 23:19:36 +0000 (18:19 -0500)
committerPeter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Wed, 12 May 2021 09:43:28 +0000 (11:43 +0200)
Introduce task_struct::core_cookie as an opaque identifier for core
scheduling. When enabled; core scheduling will only allow matching
task to be on the core; where idle matches everything.

When task_struct::core_cookie is set (and core scheduling is enabled)
these tasks are indexed in a second RB-tree, first on cookie value
then on scheduling function, such that matching task selection always
finds the most elegible match.

NOTE: *shudder* at the overhead...

NOTE: *sigh*, a 3rd copy of the scheduling function; the alternative
is per class tracking of cookies and that just duplicates a lot of
stuff for no raisin (the 2nd copy lives in the rt-mutex PI code).

[Joel: folded fixes]
Signed-off-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Signed-off-by: Joel Fernandes (Google) <joel@joelfernandes.org>
Signed-off-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Tested-by: Don Hiatt <dhiatt@digitalocean.com>
Tested-by: Hongyu Ning <hongyu.ning@linux.intel.com>
Tested-by: Vincent Guittot <vincent.guittot@linaro.org>
Link: https://lkml.kernel.org/r/20210422123308.496975854@infradead.org
include/linux/sched.h
kernel/sched/core.c
kernel/sched/fair.c
kernel/sched/sched.h

index d2c881384517b02544e7604d376b1854fd13c538..45eedccf86aaef360f1db4a65cbf32710bdd602e 100644 (file)
@@ -700,10 +700,16 @@ struct task_struct {
        const struct sched_class        *sched_class;
        struct sched_entity             se;
        struct sched_rt_entity          rt;
+       struct sched_dl_entity          dl;
+
+#ifdef CONFIG_SCHED_CORE
+       struct rb_node                  core_node;
+       unsigned long                   core_cookie;
+#endif
+
 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHED
        struct task_group               *sched_task_group;
 #endif
-       struct sched_dl_entity          dl;
 
 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
        /*
index 85147bea9d93dbc95c29c33d69ccfc6431aa6389..c057d471c025d89727dc9a1513344f8ee1c0cfb6 100644 (file)
@@ -88,6 +88,133 @@ __read_mostly int scheduler_running;
 
 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(__sched_core_enabled);
 
+/* kernel prio, less is more */
+static inline int __task_prio(struct task_struct *p)
+{
+       if (p->sched_class == &stop_sched_class) /* trumps deadline */
+               return -2;
+
+       if (rt_prio(p->prio)) /* includes deadline */
+               return p->prio; /* [-1, 99] */
+
+       if (p->sched_class == &idle_sched_class)
+               return MAX_RT_PRIO + NICE_WIDTH; /* 140 */
+
+       return MAX_RT_PRIO + MAX_NICE; /* 120, squash fair */
+}
+
+/*
+ * l(a,b)
+ * le(a,b) := !l(b,a)
+ * g(a,b)  := l(b,a)
+ * ge(a,b) := !l(a,b)
+ */
+
+/* real prio, less is less */
+static inline bool prio_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b)
+{
+
+       int pa = __task_prio(a), pb = __task_prio(b);
+
+       if (-pa < -pb)
+               return true;
+
+       if (-pb < -pa)
+               return false;
+
+       if (pa == -1) /* dl_prio() doesn't work because of stop_class above */
+               return !dl_time_before(a->dl.deadline, b->dl.deadline);
+
+       if (pa == MAX_RT_PRIO + MAX_NICE)  { /* fair */
+               u64 vruntime = b->se.vruntime;
+
+               /*
+                * Normalize the vruntime if tasks are in different cpus.
+                */
+               if (task_cpu(a) != task_cpu(b)) {
+                       vruntime -= task_cfs_rq(b)->min_vruntime;
+                       vruntime += task_cfs_rq(a)->min_vruntime;
+               }
+
+               return !((s64)(a->se.vruntime - vruntime) <= 0);
+       }
+
+       return false;
+}
+
+static inline bool __sched_core_less(struct task_struct *a, struct task_struct *b)
+{
+       if (a->core_cookie < b->core_cookie)
+               return true;
+
+       if (a->core_cookie > b->core_cookie)
+               return false;
+
+       /* flip prio, so high prio is leftmost */
+       if (prio_less(b, a))
+               return true;
+
+       return false;
+}
+
+#define __node_2_sc(node) rb_entry((node), struct task_struct, core_node)
+
+static inline bool rb_sched_core_less(struct rb_node *a, const struct rb_node *b)
+{
+       return __sched_core_less(__node_2_sc(a), __node_2_sc(b));
+}
+
+static inline int rb_sched_core_cmp(const void *key, const struct rb_node *node)
+{
+       const struct task_struct *p = __node_2_sc(node);
+       unsigned long cookie = (unsigned long)key;
+
+       if (cookie < p->core_cookie)
+               return -1;
+
+       if (cookie > p->core_cookie)
+               return 1;
+
+       return 0;
+}
+
+static void sched_core_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
+{
+       rq->core->core_task_seq++;
+
+       if (!p->core_cookie)
+               return;
+
+       rb_add(&p->core_node, &rq->core_tree, rb_sched_core_less);
+}
+
+static void sched_core_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
+{
+       rq->core->core_task_seq++;
+
+       if (!p->core_cookie)
+               return;
+
+       rb_erase(&p->core_node, &rq->core_tree);
+}
+
+/*
+ * Find left-most (aka, highest priority) task matching @cookie.
+ */
+static struct task_struct *sched_core_find(struct rq *rq, unsigned long cookie)
+{
+       struct rb_node *node;
+
+       node = rb_find_first((void *)cookie, &rq->core_tree, rb_sched_core_cmp);
+       /*
+        * The idle task always matches any cookie!
+        */
+       if (!node)
+               return idle_sched_class.pick_task(rq);
+
+       return __node_2_sc(node);
+}
+
 /*
  * Magic required such that:
  *
@@ -147,10 +274,16 @@ static void __sched_core_flip(bool enabled)
        cpus_read_unlock();
 }
 
-static void __sched_core_enable(void)
+static void sched_core_assert_empty(void)
 {
-       // XXX verify there are no cookie tasks (yet)
+       int cpu;
 
+       for_each_possible_cpu(cpu)
+               WARN_ON_ONCE(!RB_EMPTY_ROOT(&cpu_rq(cpu)->core_tree));
+}
+
+static void __sched_core_enable(void)
+{
        static_branch_enable(&__sched_core_enabled);
        /*
         * Ensure all previous instances of raw_spin_rq_*lock() have finished
@@ -158,12 +291,12 @@ static void __sched_core_enable(void)
         */
        synchronize_rcu();
        __sched_core_flip(true);
+       sched_core_assert_empty();
 }
 
 static void __sched_core_disable(void)
 {
-       // XXX verify there are no cookie tasks (left)
-
+       sched_core_assert_empty();
        __sched_core_flip(false);
        static_branch_disable(&__sched_core_enabled);
 }
@@ -205,6 +338,11 @@ void sched_core_put(void)
                schedule_work(&_work);
 }
 
+#else /* !CONFIG_SCHED_CORE */
+
+static inline void sched_core_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p) { }
+static inline void sched_core_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p) { }
+
 #endif /* CONFIG_SCHED_CORE */
 
 /*
@@ -1797,10 +1935,16 @@ static inline void enqueue_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
 
        uclamp_rq_inc(rq, p);
        p->sched_class->enqueue_task(rq, p, flags);
+
+       if (sched_core_enabled(rq))
+               sched_core_enqueue(rq, p);
 }
 
 static inline void dequeue_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
 {
+       if (sched_core_enabled(rq))
+               sched_core_dequeue(rq, p);
+
        if (!(flags & DEQUEUE_NOCLOCK))
                update_rq_clock(rq);
 
index 51d72ab5b5ae38b39f4a9ab90a61a1d51fa91335..08be7a2eb05b49f483dd76ee7ef531d5856c2d07 100644 (file)
@@ -268,33 +268,11 @@ const struct sched_class fair_sched_class;
  */
 
 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
-static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
-{
-       SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
-       return container_of(se, struct task_struct, se);
-}
 
 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
 #define for_each_sched_entity(se) \
                for (; se; se = se->parent)
 
-static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
-{
-       return p->se.cfs_rq;
-}
-
-/* runqueue on which this entity is (to be) queued */
-static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
-{
-       return se->cfs_rq;
-}
-
-/* runqueue "owned" by this group */
-static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
-{
-       return grp->my_q;
-}
-
 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
 {
        if (!path)
@@ -455,33 +433,9 @@ find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
 
 #else  /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
 
-static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
-{
-       return container_of(se, struct task_struct, se);
-}
-
 #define for_each_sched_entity(se) \
                for (; se; se = NULL)
 
-static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
-{
-       return &task_rq(p)->cfs;
-}
-
-static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
-{
-       struct task_struct *p = task_of(se);
-       struct rq *rq = task_rq(p);
-
-       return &rq->cfs;
-}
-
-/* runqueue "owned" by this group */
-static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
-{
-       return NULL;
-}
-
 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
 {
        if (path)
index fa990cd259cebe31c40140d97c48849adf1e7b2a..e43a2176d88f39abb2dae6b4a5b2d687f0b38b38 100644 (file)
@@ -1080,6 +1080,10 @@ struct rq {
        /* per rq */
        struct rq               *core;
        unsigned int            core_enabled;
+       struct rb_root          core_tree;
+
+       /* shared state */
+       unsigned int            core_task_seq;
 #endif
 };
 
@@ -1243,6 +1247,57 @@ DECLARE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct rq, runqueues);
 #define cpu_curr(cpu)          (cpu_rq(cpu)->curr)
 #define raw_rq()               raw_cpu_ptr(&runqueues)
 
+#ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
+static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
+{
+       SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
+       return container_of(se, struct task_struct, se);
+}
+
+static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
+{
+       return p->se.cfs_rq;
+}
+
+/* runqueue on which this entity is (to be) queued */
+static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
+{
+       return se->cfs_rq;
+}
+
+/* runqueue "owned" by this group */
+static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
+{
+       return grp->my_q;
+}
+
+#else
+
+static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
+{
+       return container_of(se, struct task_struct, se);
+}
+
+static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
+{
+       return &task_rq(p)->cfs;
+}
+
+static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
+{
+       struct task_struct *p = task_of(se);
+       struct rq *rq = task_rq(p);
+
+       return &rq->cfs;
+}
+
+/* runqueue "owned" by this group */
+static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
+{
+       return NULL;
+}
+#endif
+
 extern void update_rq_clock(struct rq *rq);
 
 static inline u64 __rq_clock_broken(struct rq *rq)