49f7567c6b07457c0718b3a0bff7e93180a3c47f
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
691 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
692 #else
693 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
694 {
695 }
696 #endif
697
698 /*
699  * Update the current task's runtime statistics.
700  */
701 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
702 {
703         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
704         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
705         u64 delta_exec;
706
707         if (unlikely(!curr))
708                 return;
709
710         delta_exec = now - curr->exec_start;
711         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
712                 return;
713
714         curr->exec_start = now;
715
716         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
717                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
718
719         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
720         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
721
722         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
723         update_min_vruntime(cfs_rq);
724
725         if (entity_is_task(curr)) {
726                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
727
728                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
729                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
730                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
731         }
732
733         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
734 }
735
736 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
737 {
738         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
739 }
740
741 static inline void
742 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
743 {
744         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
745 }
746
747 /*
748  * Task is being enqueued - update stats:
749  */
750 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
751 {
752         /*
753          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
754          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
755          */
756         if (se != cfs_rq->curr)
757                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
758 }
759
760 static void
761 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
762 {
763         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
764                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
765         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
766         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
767                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
768 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
769         if (entity_is_task(se)) {
770                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
771                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
772         }
773 #endif
774         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
775 }
776
777 static inline void
778 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
779 {
780         /*
781          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
782          * waiting task:
783          */
784         if (se != cfs_rq->curr)
785                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
786 }
787
788 /*
789  * We are picking a new current task - update its stats:
790  */
791 static inline void
792 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
793 {
794         /*
795          * We are starting a new run period:
796          */
797         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
798 }
799
800 /**************************************************
801  * Scheduling class queueing methods:
802  */
803
804 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
805 /*
806  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
807  * calculated based on the tasks virtual memory size and
808  * numa_balancing_scan_size.
809  */
810 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
811 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
812
813 /* Portion of address space to scan in MB */
814 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
815
816 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
817 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
818
819 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
820 {
821         unsigned long rss = 0;
822         unsigned long nr_scan_pages;
823
824         /*
825          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
826          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
827          * on resident pages
828          */
829         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
830         rss = get_mm_rss(p->mm);
831         if (!rss)
832                 rss = nr_scan_pages;
833
834         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
835         return rss / nr_scan_pages;
836 }
837
838 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
839 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
840
841 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
842 {
843         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
844         unsigned int scan, floor;
845         unsigned int windows = 1;
846
847         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
848                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
849         floor = 1000 / windows;
850
851         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
852         return max_t(unsigned int, floor, scan);
853 }
854
855 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
856 {
857         unsigned int smin = task_scan_min(p);
858         unsigned int smax;
859
860         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
861         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
862         return max(smin, smax);
863 }
864
865 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
866 {
867         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
868         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
869 }
870
871 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
872 {
873         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
874         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
875 }
876
877 struct numa_group {
878         atomic_t refcount;
879
880         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
881         int nr_tasks;
882         pid_t gid;
883
884         struct rcu_head rcu;
885         nodemask_t active_nodes;
886         unsigned long total_faults;
887         /*
888          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
889          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
890          * more by CPU use than by memory faults.
891          */
892         unsigned long *faults_cpu;
893         unsigned long faults[0];
894 };
895
896 /* Shared or private faults. */
897 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
898
899 /* Memory and CPU locality */
900 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
901
902 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
903 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
904
905 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
906 {
907         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
908 }
909
910 /*
911  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
912  * occupy the first half of the array. The second half of the
913  * array is for current counters, which are averaged into the
914  * first set by task_numa_placement.
915  */
916 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
917 {
918         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
919 }
920
921 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
922 {
923         if (!p->numa_faults)
924                 return 0;
925
926         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
927                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
928 }
929
930 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
931 {
932         if (!p->numa_group)
933                 return 0;
934
935         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
936                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
937 }
938
939 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
940 {
941         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
942                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
943 }
944
945 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
946 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
947                                         int maxdist, bool task)
948 {
949         unsigned long score = 0;
950         int node;
951
952         /*
953          * All nodes are directly connected, and the same distance
954          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
955          */
956         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
957                 return 0;
958
959         /*
960          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
961          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
962          */
963         for_each_online_node(node) {
964                 unsigned long faults;
965                 int dist = node_distance(nid, node);
966
967                 /*
968                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
969                  * for placement; nid was already counted.
970                  */
971                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
972                         continue;
973
974                 /*
975                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
976                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
977                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
978                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
979                  * of each group. Skip other nodes.
980                  */
981                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
982                                         dist > maxdist)
983                         continue;
984
985                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
986                 if (task)
987                         faults = task_faults(p, node);
988                 else
989                         faults = group_faults(p, node);
990
991                 /*
992                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
993                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
994                  * directly connected bounce traffic through intermediate
995                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
996                  * The further away a node is, the less the faults count.
997                  * This seems to result in good task placement.
998                  */
999                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1000                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1001                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1002                 }
1003
1004                 score += faults;
1005         }
1006
1007         return score;
1008 }
1009
1010 /*
1011  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1012  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1013  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1014  * evenly spread out between numa nodes.
1015  */
1016 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1017                                         int dist)
1018 {
1019         unsigned long faults, total_faults;
1020
1021         if (!p->numa_faults)
1022                 return 0;
1023
1024         total_faults = p->total_numa_faults;
1025
1026         if (!total_faults)
1027                 return 0;
1028
1029         faults = task_faults(p, nid);
1030         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1031
1032         return 1000 * faults / total_faults;
1033 }
1034
1035 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1036                                          int dist)
1037 {
1038         unsigned long faults, total_faults;
1039
1040         if (!p->numa_group)
1041                 return 0;
1042
1043         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1044
1045         if (!total_faults)
1046                 return 0;
1047
1048         faults = group_faults(p, nid);
1049         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1050
1051         return 1000 * faults / total_faults;
1052 }
1053
1054 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1055                                 int src_nid, int dst_cpu)
1056 {
1057         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1058         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1059         int last_cpupid, this_cpupid;
1060
1061         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1062
1063         /*
1064          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1065          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1066          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1067          *
1068          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1069          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1070          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1071          *
1072          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1073          * same result twice in a row, given these samples are fully
1074          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1075          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1076          *
1077          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1078          * act on an unlikely task<->page relation.
1079          */
1080         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1081         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1082                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1083                 return false;
1084
1085         /* Always allow migrate on private faults */
1086         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1087                 return true;
1088
1089         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1090         if (!ng)
1091                 return true;
1092
1093         /*
1094          * Do not migrate if the destination is not a node that
1095          * is actively used by this numa group.
1096          */
1097         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1098                 return false;
1099
1100         /*
1101          * Source is a node that is not actively used by this
1102          * numa group, while the destination is. Migrate.
1103          */
1104         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1105                 return true;
1106
1107         /*
1108          * Both source and destination are nodes in active
1109          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1110          * by migrating from more heavily used groups, to less
1111          * heavily used ones, spreading the load around.
1112          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1113          */
1114         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1115 }
1116
1117 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1118 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1119 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1120 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1121 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1122
1123 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1124 struct numa_stats {
1125         unsigned long nr_running;
1126         unsigned long load;
1127
1128         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1129         unsigned long compute_capacity;
1130
1131         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1132         unsigned long task_capacity;
1133         int has_free_capacity;
1134 };
1135
1136 /*
1137  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1138  */
1139 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1140 {
1141         int smt, cpu, cpus = 0;
1142         unsigned long capacity;
1143
1144         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1145         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1146                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1147
1148                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1149                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1150                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1151
1152                 cpus++;
1153         }
1154
1155         /*
1156          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1157          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1158          * not find this node attractive.
1159          *
1160          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1161          * imbalance and bail there.
1162          */
1163         if (!cpus)
1164                 return;
1165
1166         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1167         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1168         capacity = cpus / smt; /* cores */
1169
1170         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1171                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1172         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1173 }
1174
1175 struct task_numa_env {
1176         struct task_struct *p;
1177
1178         int src_cpu, src_nid;
1179         int dst_cpu, dst_nid;
1180
1181         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1182
1183         int imbalance_pct;
1184         int dist;
1185
1186         struct task_struct *best_task;
1187         long best_imp;
1188         int best_cpu;
1189 };
1190
1191 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1192                              struct task_struct *p, long imp)
1193 {
1194         if (env->best_task)
1195                 put_task_struct(env->best_task);
1196         if (p)
1197                 get_task_struct(p);
1198
1199         env->best_task = p;
1200         env->best_imp = imp;
1201         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1202 }
1203
1204 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1205                                 struct task_numa_env *env)
1206 {
1207         long imb, old_imb;
1208         long orig_src_load, orig_dst_load;
1209         long src_capacity, dst_capacity;
1210
1211         /*
1212          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1213          *
1214          * src_load        dst_load
1215          * ------------ vs ---------
1216          * src_capacity    dst_capacity
1217          */
1218         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1219         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1220
1221         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1222         if (dst_load < src_load)
1223                 swap(dst_load, src_load);
1224
1225         /* Is the difference below the threshold? */
1226         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1227               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1228         if (imb <= 0)
1229                 return false;
1230
1231         /*
1232          * The imbalance is above the allowed threshold.
1233          * Compare it with the old imbalance.
1234          */
1235         orig_src_load = env->src_stats.load;
1236         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1237
1238         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1239                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1240
1241         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1242                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1243
1244         /* Would this change make things worse? */
1245         return (imb > old_imb);
1246 }
1247
1248 /*
1249  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1250  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1251  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1252  * be exchanged with the source task
1253  */
1254 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1255                               long taskimp, long groupimp)
1256 {
1257         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1258         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1259         struct task_struct *cur;
1260         long src_load, dst_load;
1261         long load;
1262         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1263         long moveimp = imp;
1264         int dist = env->dist;
1265
1266         rcu_read_lock();
1267
1268         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1269         cur = dst_rq->curr;
1270         /*
1271          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1272          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1273          * is safe under RCU read lock.
1274          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1275          * put_task_struct() after the last schedule().
1276          */
1277         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1278                 cur = NULL;
1279         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1280
1281         /*
1282          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1283          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1284          */
1285         if (cur == env->p)
1286                 goto unlock;
1287
1288         /*
1289          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1290          * source and destination node. Calculate the total differential for
1291          * the source task and potential destination task. The more negative
1292          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1293          * be incurred if the tasks were swapped.
1294          */
1295         if (cur) {
1296                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1297                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1298                         goto unlock;
1299
1300                 /*
1301                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1302                  * in any group then look only at task weights.
1303                  */
1304                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1305                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1306                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1307                         /*
1308                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1309                          * tasks within a group over tiny differences.
1310                          */
1311                         if (cur->numa_group)
1312                                 imp -= imp/16;
1313                 } else {
1314                         /*
1315                          * Compare the group weights. If a task is all by
1316                          * itself (not part of a group), use the task weight
1317                          * instead.
1318                          */
1319                         if (cur->numa_group)
1320                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1321                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1322                         else
1323                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1324                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1325                 }
1326         }
1327
1328         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1329                 goto unlock;
1330
1331         if (!cur) {
1332                 /* Is there capacity at our destination? */
1333                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1334                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1335                         goto unlock;
1336
1337                 goto balance;
1338         }
1339
1340         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1341         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1342                         dst_rq->nr_running == 1)
1343                 goto assign;
1344
1345         /*
1346          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1347          */
1348 balance:
1349         load = task_h_load(env->p);
1350         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1351         src_load = env->src_stats.load - load;
1352
1353         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1354                 /*
1355                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1356                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1357                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1358                  * so an actually idle CPU will win.
1359                  */
1360                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1361                         imp = moveimp - 1;
1362                         cur = NULL;
1363                         goto assign;
1364                 }
1365         }
1366
1367         if (imp <= env->best_imp)
1368                 goto unlock;
1369
1370         if (cur) {
1371                 load = task_h_load(cur);
1372                 dst_load -= load;
1373                 src_load += load;
1374         }
1375
1376         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1377                 goto unlock;
1378
1379         /*
1380          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1381          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1382          */
1383         if (!cur)
1384                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1385
1386 assign:
1387         task_numa_assign(env, cur, imp);
1388 unlock:
1389         rcu_read_unlock();
1390 }
1391
1392 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1393                                 long taskimp, long groupimp)
1394 {
1395         int cpu;
1396
1397         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1398                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1399                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1400                         continue;
1401
1402                 env->dst_cpu = cpu;
1403                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1404         }
1405 }
1406
1407 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1408 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1409 {
1410         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1411         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1412
1413         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1414                 return false;
1415
1416         /*
1417          * Only consider a task move if the source has a higher load
1418          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1419          *
1420          *      src->load                dst->load
1421          * --------------------- vs ---------------------
1422          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1423          */
1424         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1425
1426             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1427                 return true;
1428
1429         return false;
1430 }
1431
1432 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1433 {
1434         struct task_numa_env env = {
1435                 .p = p,
1436
1437                 .src_cpu = task_cpu(p),
1438                 .src_nid = task_node(p),
1439
1440                 .imbalance_pct = 112,
1441
1442                 .best_task = NULL,
1443                 .best_imp = 0,
1444                 .best_cpu = -1
1445         };
1446         struct sched_domain *sd;
1447         unsigned long taskweight, groupweight;
1448         int nid, ret, dist;
1449         long taskimp, groupimp;
1450
1451         /*
1452          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1453          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1454          *
1455          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1456          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1457          * to satisfy here.
1458          */
1459         rcu_read_lock();
1460         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1461         if (sd)
1462                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1463         rcu_read_unlock();
1464
1465         /*
1466          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1467          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1468          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1469          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1470          */
1471         if (unlikely(!sd)) {
1472                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1473                 return -EINVAL;
1474         }
1475
1476         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1477         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1478         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1479         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1480         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1481         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1482         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1483         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1484
1485         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1486         if (numa_has_capacity(&env))
1487                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1488
1489         /*
1490          * Look at other nodes in these cases:
1491          * - there is no space available on the preferred_nid
1492          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1493          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1494          *   we need to check other locations.
1495          */
1496         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1497                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1498                 for_each_online_node(nid) {
1499                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1500                                 continue;
1501
1502                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1503                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1504                                                 dist != env.dist) {
1505                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1506                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1507                         }
1508
1509                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1510                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1511                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1512                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1513                                 continue;
1514
1515                         env.dist = dist;
1516                         env.dst_nid = nid;
1517                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1518                         if (numa_has_capacity(&env))
1519                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1520                 }
1521         }
1522
1523         /*
1524          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1525          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1526          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1527          * settle down.
1528          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1529          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1530          */
1531         if (p->numa_group) {
1532                 if (env.best_cpu == -1)
1533                         nid = env.src_nid;
1534                 else
1535                         nid = env.dst_nid;
1536
1537                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1538                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1539         }
1540
1541         /* No better CPU than the current one was found. */
1542         if (env.best_cpu == -1)
1543                 return -EAGAIN;
1544
1545         /*
1546          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1547          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1548          */
1549         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1550
1551         if (env.best_task == NULL) {
1552                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1553                 if (ret != 0)
1554                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1555                 return ret;
1556         }
1557
1558         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1559         if (ret != 0)
1560                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1561         put_task_struct(env.best_task);
1562         return ret;
1563 }
1564
1565 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1566 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1567 {
1568         unsigned long interval = HZ;
1569
1570         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1571         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1572                 return;
1573
1574         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1575         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1576         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1577
1578         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1579         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1580                 return;
1581
1582         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1583         task_numa_migrate(p);
1584 }
1585
1586 /*
1587  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1588  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1589  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1590  * located.
1591  *
1592  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1593  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1594  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1595  * only removed when they drop below 3/16.
1596  */
1597 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1598 {
1599         unsigned long faults, max_faults = 0;
1600         int nid;
1601
1602         for_each_online_node(nid) {
1603                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1604                 if (faults > max_faults)
1605                         max_faults = faults;
1606         }
1607
1608         for_each_online_node(nid) {
1609                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1610                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1611                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1612                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1613                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1614                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1615         }
1616 }
1617
1618 /*
1619  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1620  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1621  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1622  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1623  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1624  */
1625 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1626 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1627
1628 /*
1629  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1630  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1631  * the page accesses are shared with other processes.
1632  * Otherwise, decrease the scan period.
1633  */
1634 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1635                         unsigned long shared, unsigned long private)
1636 {
1637         unsigned int period_slot;
1638         int ratio;
1639         int diff;
1640
1641         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1642         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1643
1644         /*
1645          * If there were no record hinting faults then either the task is
1646          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1647          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1648          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1649          * node is overloaded. In either case, scan slower
1650          */
1651         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1652                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1653                         p->numa_scan_period << 1);
1654
1655                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1656                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1657
1658                 return;
1659         }
1660
1661         /*
1662          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1663          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1664          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1665          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1666          */
1667         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1668         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1669         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1670                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1671                 if (!slot)
1672                         slot = 1;
1673                 diff = slot * period_slot;
1674         } else {
1675                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1676
1677                 /*
1678                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1679                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1680                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1681                  * speaking the intent is that there is little point
1682                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1683                  * simply bounce migrations uselessly
1684                  */
1685                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1686                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1687         }
1688
1689         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1690                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1691         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1692 }
1693
1694 /*
1695  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1696  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1697  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1698  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1699  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1700  */
1701 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1702 {
1703         u64 runtime, delta, now;
1704         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1705         now = p->se.exec_start;
1706         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1707
1708         if (p->last_task_numa_placement) {
1709                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1710                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1711         } else {
1712                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1713                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1714         }
1715
1716         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1717         p->last_task_numa_placement = now;
1718
1719         return delta;
1720 }
1721
1722 /*
1723  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1724  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1725  * otherwise workloads might not converge.
1726  */
1727 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1728 {
1729         nodemask_t nodes;
1730         int dist;
1731
1732         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1733         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1734                 return nid;
1735
1736         /*
1737          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1738          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1739          * both the node itself, and on nearby nodes.
1740          */
1741         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1742                 unsigned long score, max_score = 0;
1743                 int node, max_node = nid;
1744
1745                 dist = sched_max_numa_distance;
1746
1747                 for_each_online_node(node) {
1748                         score = group_weight(p, node, dist);
1749                         if (score > max_score) {
1750                                 max_score = score;
1751                                 max_node = node;
1752                         }
1753                 }
1754                 return max_node;
1755         }
1756
1757         /*
1758          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1759          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1760          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1761          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1762          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1763          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1764          * keep the complexity of the search down.
1765          */
1766         nodes = node_online_map;
1767         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1768                 unsigned long max_faults = 0;
1769                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1770                 int a, b;
1771
1772                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1773                 if (!find_numa_distance(dist))
1774                         continue;
1775
1776                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1777                         unsigned long faults = 0;
1778                         nodemask_t this_group;
1779                         nodes_clear(this_group);
1780
1781                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1782                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1783                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1784                                         faults += group_faults(p, b);
1785                                         node_set(b, this_group);
1786                                         node_clear(b, nodes);
1787                                 }
1788                         }
1789
1790                         /* Remember the top group. */
1791                         if (faults > max_faults) {
1792                                 max_faults = faults;
1793                                 max_group = this_group;
1794                                 /*
1795                                  * subtle: at the smallest distance there is
1796                                  * just one node left in each "group", the
1797                                  * winner is the preferred nid.
1798                                  */
1799                                 nid = a;
1800                         }
1801                 }
1802                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1803                 if (!max_faults)
1804                         break;
1805                 nodes = max_group;
1806         }
1807         return nid;
1808 }
1809
1810 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1811 {
1812         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1813         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1814         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1815         unsigned long total_faults;
1816         u64 runtime, period;
1817         spinlock_t *group_lock = NULL;
1818
1819         /*
1820          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1821          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1822          * that the field is read in a single access:
1823          */
1824         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1825         if (p->numa_scan_seq == seq)
1826                 return;
1827         p->numa_scan_seq = seq;
1828         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1829
1830         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1831                        p->numa_faults_locality[1];
1832         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1833
1834         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1835         if (p->numa_group) {
1836                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1837                 spin_lock_irq(group_lock);
1838         }
1839
1840         /* Find the node with the highest number of faults */
1841         for_each_online_node(nid) {
1842                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1843                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1844                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1845                 int priv;
1846
1847                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1848                         long diff, f_diff, f_weight;
1849
1850                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1851                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1852                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1853                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1854
1855                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1856                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1857                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1858                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1859
1860                         /*
1861                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1862                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1863                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1864                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1865                          * faults are less important.
1866                          */
1867                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1868                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1869                                    (total_faults + 1);
1870                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1871                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1872
1873                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1874                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1875                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1876                         p->total_numa_faults += diff;
1877                         if (p->numa_group) {
1878                                 /*
1879                                  * safe because we can only change our own group
1880                                  *
1881                                  * mem_idx represents the offset for a given
1882                                  * nid and priv in a specific region because it
1883                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1884                                  */
1885                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1886                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1887                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1888                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1889                         }
1890                 }
1891
1892                 if (faults > max_faults) {
1893                         max_faults = faults;
1894                         max_nid = nid;
1895                 }
1896
1897                 if (group_faults > max_group_faults) {
1898                         max_group_faults = group_faults;
1899                         max_group_nid = nid;
1900                 }
1901         }
1902
1903         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1904
1905         if (p->numa_group) {
1906                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1907                 spin_unlock_irq(group_lock);
1908                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1909         }
1910
1911         if (max_faults) {
1912                 /* Set the new preferred node */
1913                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1914                         sched_setnuma(p, max_nid);
1915
1916                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1917                         numa_migrate_preferred(p);
1918         }
1919 }
1920
1921 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1922 {
1923         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1924 }
1925
1926 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1927 {
1928         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1929                 kfree_rcu(grp, rcu);
1930 }
1931
1932 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1933                         int *priv)
1934 {
1935         struct numa_group *grp, *my_grp;
1936         struct task_struct *tsk;
1937         bool join = false;
1938         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1939         int i;
1940
1941         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1942                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1943                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1944
1945                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1946                 if (!grp)
1947                         return;
1948
1949                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1950                 spin_lock_init(&grp->lock);
1951                 grp->gid = p->pid;
1952                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1953                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1954                                                 nr_node_ids;
1955
1956                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1957
1958                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1959                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1960
1961                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1962
1963                 grp->nr_tasks++;
1964                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1965         }
1966
1967         rcu_read_lock();
1968         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1969
1970         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1971                 goto no_join;
1972
1973         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1974         if (!grp)
1975                 goto no_join;
1976
1977         my_grp = p->numa_group;
1978         if (grp == my_grp)
1979                 goto no_join;
1980
1981         /*
1982          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1983          * the other task will join us.
1984          */
1985         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1986                 goto no_join;
1987
1988         /*
1989          * Tie-break on the grp address.
1990          */
1991         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1992                 goto no_join;
1993
1994         /* Always join threads in the same process. */
1995         if (tsk->mm == current->mm)
1996                 join = true;
1997
1998         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1999         if (flags & TNF_SHARED)
2000                 join = true;
2001
2002         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2003         *priv = !join;
2004
2005         if (join && !get_numa_group(grp))
2006                 goto no_join;
2007
2008         rcu_read_unlock();
2009
2010         if (!join)
2011                 return;
2012
2013         BUG_ON(irqs_disabled());
2014         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2015
2016         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2017                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2018                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2019         }
2020         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2021         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2022
2023         my_grp->nr_tasks--;
2024         grp->nr_tasks++;
2025
2026         spin_unlock(&my_grp->lock);
2027         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2028
2029         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2030
2031         put_numa_group(my_grp);
2032         return;
2033
2034 no_join:
2035         rcu_read_unlock();
2036         return;
2037 }
2038
2039 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2040 {
2041         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2042         void *numa_faults = p->numa_faults;
2043         unsigned long flags;
2044         int i;
2045
2046         if (grp) {
2047                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2048                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2049                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2050                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2051
2052                 grp->nr_tasks--;
2053                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2054                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2055                 put_numa_group(grp);
2056         }
2057
2058         p->numa_faults = NULL;
2059         kfree(numa_faults);
2060 }
2061
2062 /*
2063  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2064  */
2065 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2066 {
2067         struct task_struct *p = current;
2068         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2069         int cpu_node = task_node(current);
2070         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2071         int priv;
2072
2073         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2074                 return;
2075
2076         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2077         if (!p->mm)
2078                 return;
2079
2080         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2081         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2082                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2083                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2084
2085                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2086                 if (!p->numa_faults)
2087                         return;
2088
2089                 p->total_numa_faults = 0;
2090                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2091         }
2092
2093         /*
2094          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2095          * to be private if the accessing pid has not changed
2096          */
2097         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2098                 priv = 1;
2099         } else {
2100                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2101                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2102                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2103         }
2104
2105         /*
2106          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2107          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2108          * actively using should be counted as local. This allows the
2109          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2110          */
2111         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2112                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2113                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2114                 local = 1;
2115
2116         task_numa_placement(p);
2117
2118         /*
2119          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2120          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2121          */
2122         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2123                 numa_migrate_preferred(p);
2124
2125         if (migrated)
2126                 p->numa_pages_migrated += pages;
2127         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2128                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2129
2130         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2131         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2132         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2133 }
2134
2135 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2136 {
2137         /*
2138          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2139          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2140          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2141          * much of an issue though, since this is just used for
2142          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2143          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2144          */
2145         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2146         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2147 }
2148
2149 /*
2150  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2151  * Triggered from task_tick_numa().
2152  */
2153 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2154 {
2155         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2156         struct task_struct *p = current;
2157         struct mm_struct *mm = p->mm;
2158         struct vm_area_struct *vma;
2159         unsigned long start, end;
2160         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2161         long pages, virtpages;
2162
2163         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2164
2165         work->next = work; /* protect against double add */
2166         /*
2167          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2168          *
2169          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2170          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2171          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2172          * work.
2173          */
2174         if (p->flags & PF_EXITING)
2175                 return;
2176
2177         if (!mm->numa_next_scan) {
2178                 mm->numa_next_scan = now +
2179                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2180         }
2181
2182         /*
2183          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2184          */
2185         migrate = mm->numa_next_scan;
2186         if (time_before(now, migrate))
2187                 return;
2188
2189         if (p->numa_scan_period == 0) {
2190                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2191                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2192         }
2193
2194         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2195         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2196                 return;
2197
2198         /*
2199          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2200          * the next time around.
2201          */
2202         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2203
2204         start = mm->numa_scan_offset;
2205         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2206         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2207         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2208         if (!pages)
2209                 return;
2210
2211
2212         down_read(&mm->mmap_sem);
2213         vma = find_vma(mm, start);
2214         if (!vma) {
2215                 reset_ptenuma_scan(p);
2216                 start = 0;
2217                 vma = mm->mmap;
2218         }
2219         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2220                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2221                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2222                         continue;
2223                 }
2224
2225                 /*
2226                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2227                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2228                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2229                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2230                  */
2231                 if (!vma->vm_mm ||
2232                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2233                         continue;
2234
2235                 /*
2236                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2237                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2238                  */
2239                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2240                         continue;
2241
2242                 do {
2243                         start = max(start, vma->vm_start);
2244                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2245                         end = min(end, vma->vm_end);
2246                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2247
2248                         /*
2249                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2250                          * hpages that have at least one present PTE that
2251                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2252                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2253                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2254                          * areas faster.
2255                          */
2256                         if (nr_pte_updates)
2257                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2258                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2259
2260                         start = end;
2261                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2262                                 goto out;
2263
2264                         cond_resched();
2265                 } while (end != vma->vm_end);
2266         }
2267
2268 out:
2269         /*
2270          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2271          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2272          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2273          * scanner to the start so check it now.
2274          */
2275         if (vma)
2276                 mm->numa_scan_offset = start;
2277         else
2278                 reset_ptenuma_scan(p);
2279         up_read(&mm->mmap_sem);
2280 }
2281
2282 /*
2283  * Drive the periodic memory faults..
2284  */
2285 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2286 {
2287         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2288         u64 period, now;
2289
2290         /*
2291          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2292          */
2293         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2294                 return;
2295
2296         /*
2297          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2298          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2299          * task needs to have done some actual work before we bother with
2300          * NUMA placement.
2301          */
2302         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2303         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2304
2305         if (now > curr->node_stamp + period) {
2306                 if (!curr->node_stamp)
2307                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2308                 curr->node_stamp += period;
2309
2310                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2311                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2312                         task_work_add(curr, work, true);
2313                 }
2314         }
2315 }
2316 #else
2317 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2318 {
2319 }
2320
2321 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2322 {
2323 }
2324
2325 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2326 {
2327 }
2328 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2329
2330 static void
2331 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2332 {
2333         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2334         if (!parent_entity(se))
2335                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2336 #ifdef CONFIG_SMP
2337         if (entity_is_task(se)) {
2338                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2339
2340                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2341                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2342         }
2343 #endif
2344         cfs_rq->nr_running++;
2345 }
2346
2347 static void
2348 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2349 {
2350         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2351         if (!parent_entity(se))
2352                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2353         if (entity_is_task(se)) {
2354                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2355                 list_del_init(&se->group_node);
2356         }
2357         cfs_rq->nr_running--;
2358 }
2359
2360 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2361 # ifdef CONFIG_SMP
2362 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2363 {
2364         long tg_weight;
2365
2366         /*
2367          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2368          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2369          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2370          */
2371         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2372         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2373         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2374
2375         return tg_weight;
2376 }
2377
2378 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2379 {
2380         long tg_weight, load, shares;
2381
2382         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2383         load = cfs_rq->load.weight;
2384
2385         shares = (tg->shares * load);
2386         if (tg_weight)
2387                 shares /= tg_weight;
2388
2389         if (shares < MIN_SHARES)
2390                 shares = MIN_SHARES;
2391         if (shares > tg->shares)
2392                 shares = tg->shares;
2393
2394         return shares;
2395 }
2396 # else /* CONFIG_SMP */
2397 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2398 {
2399         return tg->shares;
2400 }
2401 # endif /* CONFIG_SMP */
2402 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2403                             unsigned long weight)
2404 {
2405         if (se->on_rq) {
2406                 /* commit outstanding execution time */
2407                 if (cfs_rq->curr == se)
2408                         update_curr(cfs_rq);
2409                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2410         }
2411
2412         update_load_set(&se->load, weight);
2413
2414         if (se->on_rq)
2415                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2416 }
2417
2418 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2419
2420 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2421 {
2422         struct task_group *tg;
2423         struct sched_entity *se;
2424         long shares;
2425
2426         tg = cfs_rq->tg;
2427         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2428         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2429                 return;
2430 #ifndef CONFIG_SMP
2431         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2432                 return;
2433 #endif
2434         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2435
2436         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2437 }
2438 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2439 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2440 {
2441 }
2442 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2443
2444 #ifdef CONFIG_SMP
2445 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2446 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2447         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2448         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2449         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2450         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2451         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2452         0x85aac367, 0x82cd8698,
2453 };
2454
2455 /*
2456  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2457  * over-estimates when re-combining.
2458  */
2459 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2460             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2461          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2462         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2463 };
2464
2465 /*
2466  * Approximate:
2467  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2468  */
2469 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2470 {
2471         unsigned int local_n;
2472
2473         if (!n)
2474                 return val;
2475         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2476                 return 0;
2477
2478         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2479         local_n = n;
2480
2481         /*
2482          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2483          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2484          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2485          *
2486          * To achieve constant time decay_load.
2487          */
2488         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2489                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2490                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2491         }
2492
2493         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2494         return val;
2495 }
2496
2497 /*
2498  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2499  * average will be: \Sum 1024*y^n
2500  *
2501  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2502  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2503  */
2504 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2505 {
2506         u32 contrib = 0;
2507
2508         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2509                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2510         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2511                 return LOAD_AVG_MAX;
2512
2513         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2514         do {
2515                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2516                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2517
2518                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2519         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2520
2521         contrib = decay_load(contrib, n);
2522         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2523 }
2524
2525 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2526 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2527 #endif
2528
2529 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2530
2531 /*
2532  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2533  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2534  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2535  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2536  *
2537  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2538  *      p0            p1           p2
2539  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2540  *
2541  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2542  *
2543  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2544  * following representation of historical load:
2545  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2546  *
2547  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2548  *   y^32 = 0.5
2549  *
2550  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2551  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2552  * (u_0).
2553  *
2554  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2555  * sum again by y is sufficient to update:
2556  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2557  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2558  */
2559 static __always_inline int
2560 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2561                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2562 {
2563         u64 delta, scaled_delta, periods;
2564         u32 contrib;
2565         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2566         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2567
2568         delta = now - sa->last_update_time;
2569         /*
2570          * This should only happen when time goes backwards, which it
2571          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2572          */
2573         if ((s64)delta < 0) {
2574                 sa->last_update_time = now;
2575                 return 0;
2576         }
2577
2578         /*
2579          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2580          * approximation of 1us and fast to compute.
2581          */
2582         delta >>= 10;
2583         if (!delta)
2584                 return 0;
2585         sa->last_update_time = now;
2586
2587         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2588         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2589
2590         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2591         delta_w = sa->period_contrib;
2592         if (delta + delta_w >= 1024) {
2593                 decayed = 1;
2594
2595                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2596                 sa->period_contrib = 0;
2597
2598                 /*
2599                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2600                  * out how much from delta we need to complete the current
2601                  * period and accrue it.
2602                  */
2603                 delta_w = 1024 - delta_w;
2604                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2605                 if (weight) {
2606                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2607                         if (cfs_rq) {
2608                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2609                                                 weight * scaled_delta_w;
2610                         }
2611                 }
2612                 if (running)
2613                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2614
2615                 delta -= delta_w;
2616
2617                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2618                 periods = delta / 1024;
2619                 delta %= 1024;
2620
2621                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2622                 if (cfs_rq) {
2623                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2624                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2625                 }
2626                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2627
2628                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2629                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2630                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2631                 if (weight) {
2632                         sa->load_sum += weight * contrib;
2633                         if (cfs_rq)
2634                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2635                 }
2636                 if (running)
2637                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2638         }
2639
2640         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2641         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2642         if (weight) {
2643                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2644                 if (cfs_rq)
2645                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2646         }
2647         if (running)
2648                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2649
2650         sa->period_contrib += delta;
2651
2652         if (decayed) {
2653                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2654                 if (cfs_rq) {
2655                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2656                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2657                 }
2658                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2659         }
2660
2661         return decayed;
2662 }
2663
2664 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2665 /*
2666  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2667  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2668  */
2669 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2670 {
2671         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2672
2673         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2674                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2675                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2676         }
2677 }
2678
2679 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2680 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2681 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2682
2683 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2684
2685 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2686 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2687 {
2688         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2689         int decayed, removed = 0;
2690
2691         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2692                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2693                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2694                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2695                 removed = 1;
2696         }
2697
2698         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2699                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2700                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2701                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2702         }
2703
2704         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2705                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2706
2707 #ifndef CONFIG_64BIT
2708         smp_wmb();
2709         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2710 #endif
2711
2712         return decayed || removed;
2713 }
2714
2715 /* Update task and its cfs_rq load average */
2716 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2717 {
2718         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2719         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2720         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2721
2722         /*
2723          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2724          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2725          */
2726         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2727                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2728                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2729
2730         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2731                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2732 }
2733
2734 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2735 {
2736         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2737                 goto skip_aging;
2738
2739         /*
2740          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2741          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2742          */
2743         if (se->avg.last_update_time) {
2744                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2745                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2746
2747                 /*
2748                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2749                  * absent from the fair class for too long.
2750                  */
2751         }
2752
2753 skip_aging:
2754         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2755         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2756         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2757         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2758         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2759 }
2760
2761 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2762 {
2763         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2764                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2765                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2766
2767         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2768         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2769         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2770         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2771 }
2772
2773 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2774 static inline void
2775 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2776 {
2777         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2778         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2779         int migrated, decayed;
2780
2781         migrated = !sa->last_update_time;
2782         if (!migrated) {
2783                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2784                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2785                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2786         }
2787
2788         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2789
2790         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2791         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2792
2793         if (migrated)
2794                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2795
2796         if (decayed || migrated)
2797                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2798 }
2799
2800 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2801 static inline void
2802 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2803 {
2804         update_load_avg(se, 1);
2805
2806         cfs_rq->runnable_load_avg =
2807                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2808         cfs_rq->runnable_load_sum =
2809                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2810 }
2811
2812 #ifndef CONFIG_64BIT
2813 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2814 {
2815         u64 last_update_time_copy;
2816         u64 last_update_time;
2817
2818         do {
2819                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2820                 smp_rmb();
2821                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2822         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2823
2824         return last_update_time;
2825 }
2826 #else
2827 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2828 {
2829         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2830 }
2831 #endif
2832
2833 /*
2834  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2835  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2836  */
2837 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2838 {
2839         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2840         u64 last_update_time;
2841
2842         /*
2843          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2844          * from its (source) cfs_rq
2845          */
2846         if (se->avg.last_update_time == 0)
2847                 return;
2848
2849         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2850
2851         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2852         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2853         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2854 }
2855
2856 /*
2857  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2858  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2859  * be the only way to update the runnable statistic.
2860  */
2861 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2862 {
2863 }
2864
2865 /*
2866  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2867  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2868  * be the only way to update the runnable statistic.
2869  */
2870 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2871 {
2872 }
2873
2874 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2875 {
2876         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2877 }
2878
2879 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2880 {
2881         return cfs_rq->avg.load_avg;
2882 }
2883
2884 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2885
2886 #else /* CONFIG_SMP */
2887
2888 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2889 static inline void
2890 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2891 static inline void
2892 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2893 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2894
2895 static inline void
2896 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2897 static inline void
2898 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2899
2900 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2901 {
2902         return 0;
2903 }
2904
2905 #endif /* CONFIG_SMP */
2906
2907 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2908 {
2909 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2910         struct task_struct *tsk = NULL;
2911
2912         if (entity_is_task(se))
2913                 tsk = task_of(se);
2914
2915         if (se->statistics.sleep_start) {
2916                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2917
2918                 if ((s64)delta < 0)
2919                         delta = 0;
2920
2921                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2922                         se->statistics.sleep_max = delta;
2923
2924                 se->statistics.sleep_start = 0;
2925                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2926
2927                 if (tsk) {
2928                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2929                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2930                 }
2931         }
2932         if (se->statistics.block_start) {
2933                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2934
2935                 if ((s64)delta < 0)
2936                         delta = 0;
2937
2938                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2939                         se->statistics.block_max = delta;
2940
2941                 se->statistics.block_start = 0;
2942                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2943
2944                 if (tsk) {
2945                         if (tsk->in_iowait) {
2946                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2947                                 se->statistics.iowait_count++;
2948                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2949                         }
2950
2951                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2952
2953                         /*
2954                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2955                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2956                          * amount of time that the task spent sleeping:
2957                          */
2958                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2959                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2960                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2961                                                 delta >> 20);
2962                         }
2963                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2964                 }
2965         }
2966 #endif
2967 }
2968
2969 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2970 {
2971 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2972         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2973
2974         if (d < 0)
2975                 d = -d;
2976
2977         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2978                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2979 #endif
2980 }
2981
2982 static void
2983 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2984 {
2985         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2986
2987         /*
2988          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2989          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2990          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2991          * stays open at the end.
2992          */
2993         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2994                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2995
2996         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2997         if (!initial) {
2998                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2999
3000                 /*
3001                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3002                  * for a gentler effect of sleepers:
3003                  */
3004                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3005                         thresh >>= 1;
3006
3007                 vruntime -= thresh;
3008         }
3009
3010         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3011         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3012 }
3013
3014 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3015
3016 static void
3017 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3018 {
3019         /*
3020          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3021          * through calling update_curr().
3022          */
3023         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3024                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3025
3026         /*
3027          * Update run-time statistics of the 'current'.
3028          */
3029         update_curr(cfs_rq);
3030         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3031         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3032         update_cfs_shares(cfs_rq);
3033
3034         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3035                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3036                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3037         }
3038
3039         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3040         check_spread(cfs_rq, se);
3041         if (se != cfs_rq->curr)
3042                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3043         se->on_rq = 1;
3044
3045         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3046                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3047                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3048         }
3049 }
3050
3051 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3052 {
3053         for_each_sched_entity(se) {
3054                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3055                 if (cfs_rq->last != se)
3056                         break;
3057
3058                 cfs_rq->last = NULL;
3059         }
3060 }
3061
3062 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3063 {
3064         for_each_sched_entity(se) {
3065                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3066                 if (cfs_rq->next != se)
3067                         break;
3068
3069                 cfs_rq->next = NULL;
3070         }
3071 }
3072
3073 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3074 {
3075         for_each_sched_entity(se) {
3076                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3077                 if (cfs_rq->skip != se)
3078                         break;
3079
3080                 cfs_rq->skip = NULL;
3081         }
3082 }
3083
3084 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3085 {
3086         if (cfs_rq->last == se)
3087                 __clear_buddies_last(se);
3088
3089         if (cfs_rq->next == se)
3090                 __clear_buddies_next(se);
3091
3092         if (cfs_rq->skip == se)
3093                 __clear_buddies_skip(se);
3094 }
3095
3096 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3097
3098 static void
3099 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3100 {
3101         /*
3102          * Update run-time statistics of the 'current'.
3103          */
3104         update_curr(cfs_rq);
3105         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3106
3107         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3108         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3109 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3110                 if (entity_is_task(se)) {
3111                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3112
3113                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3114                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3115                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3116                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3117                 }
3118 #endif
3119         }
3120
3121         clear_buddies(cfs_rq, se);
3122
3123         if (se != cfs_rq->curr)
3124                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3125         se->on_rq = 0;
3126         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3127
3128         /*
3129          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3130          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3131          * movement in our normalized position.
3132          */
3133         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3134                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3135
3136         /* return excess runtime on last dequeue */
3137         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3138
3139         update_min_vruntime(cfs_rq);
3140         update_cfs_shares(cfs_rq);
3141 }
3142
3143 /*
3144  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3145  */
3146 static void
3147 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3148 {
3149         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3150         struct sched_entity *se;
3151         s64 delta;
3152
3153         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3154         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3155         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3156                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3157                 /*
3158                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3159                  * re-elected due to buddy favours.
3160                  */
3161                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3162                 return;
3163         }
3164
3165         /*
3166          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3167          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3168          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3169          */
3170         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3171                 return;
3172
3173         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3174         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3175
3176         if (delta < 0)
3177                 return;
3178
3179         if (delta > ideal_runtime)
3180                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3181 }
3182
3183 static void
3184 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3185 {
3186         /* 'current' is not kept within the tree. */
3187         if (se->on_rq) {
3188                 /*
3189                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3190                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3191                  * runqueue.
3192                  */
3193                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3194                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3195                 update_load_avg(se, 1);
3196         }
3197
3198         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3199         cfs_rq->curr = se;
3200 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3201         /*
3202          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3203          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3204          * when there are only lesser-weight tasks around):
3205          */
3206         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3207                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3208                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3209         }
3210 #endif
3211         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3212 }
3213
3214 static int
3215 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3216
3217 /*
3218  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3219  * 1) keep things fair between processes/task groups
3220  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3221  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3222  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3223  */
3224 static struct sched_entity *
3225 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3226 {
3227         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3228         struct sched_entity *se;
3229
3230         /*
3231          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3232          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3233          */
3234         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3235                 left = curr;
3236
3237         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3238
3239         /*
3240          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3241          * be done without getting too unfair.
3242          */
3243         if (cfs_rq->skip == se) {
3244                 struct sched_entity *second;
3245
3246                 if (se == curr) {
3247                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3248                 } else {
3249                         second = __pick_next_entity(se);
3250                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3251                                 second = curr;
3252                 }
3253
3254                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3255                         se = second;
3256         }
3257
3258         /*
3259          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3260          */
3261         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3262                 se = cfs_rq->last;
3263
3264         /*
3265          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3266          */
3267         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3268                 se = cfs_rq->next;
3269
3270         clear_buddies(cfs_rq, se);
3271
3272         return se;
3273 }
3274
3275 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3276
3277 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3278 {
3279         /*
3280          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3281          * was not called and update_curr() has to be done:
3282          */
3283         if (prev->on_rq)
3284                 update_curr(cfs_rq);
3285
3286         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3287         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3288
3289         check_spread(cfs_rq, prev);
3290         if (prev->on_rq) {
3291                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3292                 /* Put 'current' back into the tree. */
3293                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3294                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3295                 update_load_avg(prev, 0);
3296         }
3297         cfs_rq->curr = NULL;
3298 }
3299
3300 static void
3301 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3302 {
3303         /*
3304          * Update run-time statistics of the 'current'.
3305          */
3306         update_curr(cfs_rq);
3307
3308         /*
3309          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3310          */
3311         update_load_avg(curr, 1);
3312         update_cfs_shares(cfs_rq);
3313
3314 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3315         /*
3316          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3317          * validating it and just reschedule.
3318          */
3319         if (queued) {
3320                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3321                 return;
3322         }
3323         /*
3324          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3325          */
3326         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3327                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3328                 return;
3329 #endif
3330
3331         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3332                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3333 }
3334
3335
3336 /**************************************************
3337  * CFS bandwidth control machinery
3338  */
3339
3340 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3341
3342 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3343 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3344
3345 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3346 {
3347         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3348 }
3349
3350 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3351 {
3352         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3353 }
3354
3355 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3356 {
3357         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3358 }
3359 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3360 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3361 {
3362         return true;
3363 }
3364
3365 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3366 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3367 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3368
3369 /*
3370  * default period for cfs group bandwidth.
3371  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3372  */
3373 static inline u64 default_cfs_period(void)
3374 {
3375         return 100000000ULL;
3376 }
3377
3378 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3379 {
3380         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3381 }
3382
3383 /*
3384  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3385  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3386  * additional synchronization around rq->lock.
3387  *
3388  * requires cfs_b->lock
3389  */
3390 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3391 {
3392         u64 now;
3393
3394         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3395                 return;
3396
3397         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3398         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3399         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3400 }
3401
3402 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3403 {
3404         return &tg->cfs_bandwidth;
3405 }
3406
3407 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3408 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3409 {
3410         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3411                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3412
3413         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3414 }
3415
3416 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3417 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3418 {
3419         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3420         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3421         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3422
3423         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3424         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3425
3426         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3427         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3428                 amount = min_amount;
3429         else {
3430                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3431
3432                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3433                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3434                         cfs_b->runtime -= amount;
3435                         cfs_b->idle = 0;
3436                 }
3437         }
3438         expires = cfs_b->runtime_expires;
3439         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3440
3441         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3442         /*
3443          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3444          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3445          * issued.
3446          */
3447         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3448                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3449
3450         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3451 }
3452
3453 /*
3454  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3455  * fact that rq->clock snapshots this value.
3456  */
3457 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3458 {
3459         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3460
3461         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3462         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3463                 return;
3464
3465         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3466                 return;
3467
3468         /*
3469          * If the local deadline has passed we have to consider the
3470          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3471          * has not truly expired.
3472          *
3473          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3474          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3475          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3476          * exact equality, so a partial write will still work.
3477          */
3478
3479         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3480                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3481                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3482         } else {
3483                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3484                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3485         }
3486 }
3487
3488 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3489 {
3490         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3491         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3492         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3493
3494         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3495                 return;
3496
3497         /*
3498          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3499          * hierarchy can be throttled
3500          */
3501         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3502                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3503 }
3504
3505 static __always_inline
3506 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3507 {
3508         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3509                 return;
3510
3511         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3512 }
3513
3514 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3515 {
3516         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3517 }
3518
3519 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3520 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3521 {
3522         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3523 }
3524
3525 /*
3526  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3527  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3528  * load-balance operations.
3529  */
3530 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3531                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3532 {
3533         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3534
3535         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3536         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3537
3538         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3539                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3540 }
3541
3542 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3543 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3544 {
3545         struct rq *rq = data;
3546         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3547
3548         cfs_rq->throttle_count--;
3549 #ifdef CONFIG_SMP
3550         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3551                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3552                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3553                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3554         }
3555 #endif
3556
3557         return 0;
3558 }
3559
3560 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3561 {
3562         struct rq *rq = data;
3563         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3564
3565         /* group is entering throttled state, stop time */
3566         if (!cfs_rq->throttle_count)
3567                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3568         cfs_rq->throttle_count++;
3569
3570         return 0;
3571 }
3572
3573 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3574 {
3575         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3576         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3577         struct sched_entity *se;
3578         long task_delta, dequeue = 1;
3579         bool empty;
3580
3581         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3582
3583         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3584         rcu_read_lock();
3585         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3586         rcu_read_unlock();
3587
3588         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3589         for_each_sched_entity(se) {
3590                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3591                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3592                 if (!se->on_rq)
3593                         break;
3594
3595                 if (dequeue)
3596                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3597                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3598
3599                 if (qcfs_rq->load.weight)
3600                         dequeue = 0;
3601         }
3602
3603         if (!se)
3604                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3605
3606         cfs_rq->throttled = 1;
3607         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3608         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3609         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3610
3611         /*
3612          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3613          * distribute_cfs_runtime will not see us
3614          */
3615         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3616
3617         /*
3618          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3619          * timer is running.
3620          */
3621         if (empty)
3622                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3623
3624         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3625 }
3626
3627 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3628 {
3629         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3630         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3631         struct sched_entity *se;
3632         int enqueue = 1;
3633         long task_delta;
3634
3635         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3636
3637         cfs_rq->throttled = 0;
3638
3639         update_rq_clock(rq);
3640
3641         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3642         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3643         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3644         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3645
3646         /* update hierarchical throttle state */
3647         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3648
3649         if (!cfs_rq->load.weight)
3650                 return;
3651
3652         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3653         for_each_sched_entity(se) {
3654                 if (se->on_rq)
3655                         enqueue = 0;
3656
3657                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3658                 if (enqueue)
3659                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3660                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3661
3662                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3663                         break;
3664         }
3665
3666         if (!se)
3667                 add_nr_running(rq, task_delta);
3668
3669         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3670         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3671                 resched_curr(rq);
3672 }
3673
3674 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3675                 u64 remaining, u64 expires)
3676 {
3677         struct cfs_rq *cfs_rq;
3678         u64 runtime;
3679         u64 starting_runtime = remaining;
3680
3681         rcu_read_lock();
3682         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3683                                 throttled_list) {
3684                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3685
3686                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3687                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3688                         goto next;
3689
3690                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3691                 if (runtime > remaining)
3692                         runtime = remaining;
3693                 remaining -= runtime;
3694
3695                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3696                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3697
3698                 /* we check whether we're throttled above */
3699                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3700                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3701
3702 next:
3703                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3704
3705                 if (!remaining)
3706                         break;
3707         }
3708         rcu_read_unlock();
3709
3710         return starting_runtime - remaining;
3711 }
3712
3713 /*
3714  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3715  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3716  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3717  * used to track this state.
3718  */
3719 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3720 {
3721         u64 runtime, runtime_expires;
3722         int throttled;
3723
3724         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3725         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3726                 goto out_deactivate;
3727
3728         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3729         cfs_b->nr_periods += overrun;
3730
3731         /*
3732          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3733          * we're going inactive then everything else can be deferred
3734          */
3735         if (cfs_b->idle && !throttled)
3736                 goto out_deactivate;
3737
3738         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3739
3740         if (!throttled) {
3741                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3742                 cfs_b->idle = 1;
3743                 return 0;
3744         }
3745
3746         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3747         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3748
3749         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3750
3751         /*
3752          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3753          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3754          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3755          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3756          * only by limited amounts in that extreme case.
3757          */
3758         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3759                 runtime = cfs_b->runtime;
3760                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3761                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3762                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3763                                                  runtime_expires);
3764                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3765
3766                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3767
3768                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3769         }
3770
3771         /*
3772          * While we are ensured activity in the period following an
3773          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3774          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3775          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3776          */
3777         cfs_b->idle = 0;
3778
3779         return 0;
3780
3781 out_deactivate:
3782         return 1;
3783 }
3784
3785 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3786 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3787 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3788 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3789 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3790 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3791
3792 /*
3793  * Are we near the end of the current quota period?
3794  *
3795  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3796  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3797  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3798  */
3799 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3800 {
3801         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3802         u64 remaining;
3803
3804         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3805         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3806                 return 1;
3807
3808         /* is a quota refresh about to occur? */
3809         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3810         if (remaining < min_expire)
3811                 return 1;
3812
3813         return 0;
3814 }
3815
3816 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3817 {
3818         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3819
3820         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3821         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3822                 return;
3823
3824         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3825                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3826                         HRTIMER_MODE_REL);
3827 }
3828
3829 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3830 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3831 {
3832         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3833         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3834
3835         if (slack_runtime <= 0)
3836                 return;
3837
3838         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3839         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3840             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3841                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3842
3843                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3844                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3845                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3846                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3847         }
3848         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3849
3850         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3851         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3852 }
3853
3854 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3855 {
3856         if (!cfs_bandwidth_used())
3857                 return;
3858
3859         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3860                 return;
3861
3862         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3863 }
3864
3865 /*
3866  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3867  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3868  */
3869 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3870 {
3871         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3872         u64 expires;
3873
3874         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3875         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3876         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3877                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3878                 return;
3879         }
3880
3881         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3882                 runtime = cfs_b->runtime;
3883
3884         expires = cfs_b->runtime_expires;
3885         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3886
3887         if (!runtime)
3888                 return;
3889
3890         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3891
3892         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3893         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3894                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3895         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3896 }
3897
3898 /*
3899  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3900  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3901  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3902  */
3903 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3904 {
3905         if (!cfs_bandwidth_used())
3906                 return;
3907
3908         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3909         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3910                 return;
3911
3912         /* ensure the group is not already throttled */
3913         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3914                 return;
3915
3916         /* update runtime allocation */
3917         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3918         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3919                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3920 }
3921
3922 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3923 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3924 {
3925         if (!cfs_bandwidth_used())
3926                 return false;
3927
3928         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3929                 return false;
3930
3931         /*
3932          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3933          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3934          */
3935         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3936                 return true;
3937
3938         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3939         return true;
3940 }
3941
3942 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3943 {
3944         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3945                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3946
3947         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3948
3949         return HRTIMER_NORESTART;
3950 }
3951
3952 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3953 {
3954         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3955                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3956         int overrun;
3957         int idle = 0;
3958
3959         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3960         for (;;) {
3961                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3962                 if (!overrun)
3963                         break;
3964
3965                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3966         }
3967         if (idle)
3968                 cfs_b->period_active = 0;
3969         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3970
3971         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3972 }
3973
3974 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3975 {
3976         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3977         cfs_b->runtime = 0;
3978         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3979         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3980
3981         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3982         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3983         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3984         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3985         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3986 }
3987
3988 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3989 {
3990         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3991         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3992 }
3993
3994 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3995 {
3996         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
3997
3998         if (!cfs_b->period_active) {
3999                 cfs_b->period_active = 1;
4000                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4001                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4002         }
4003 }
4004
4005 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4006 {
4007         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4008         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4009                 return;
4010
4011         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4012         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4013 }
4014
4015 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4016 {
4017         struct cfs_rq *cfs_rq;
4018
4019         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4020                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4021
4022                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4023                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4024                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4025         }
4026 }
4027
4028 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4029 {
4030         struct cfs_rq *cfs_rq;
4031
4032         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4033                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4034                         continue;
4035
4036                 /*
4037                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4038                  * there's some valid quota amount
4039                  */
4040                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4041                 /*
4042                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4043                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4044                  */
4045                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4046
4047                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4048                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4049         }
4050 }
4051
4052 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4053 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4054 {
4055         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4056 }
4057
4058 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4059 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4060 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4061 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4062
4063 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4064 {
4065         return 0;
4066 }
4067
4068 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4069 {
4070         return 0;
4071 }
4072
4073 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4074                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4075 {
4076         return 0;
4077 }
4078
4079 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4080
4081 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4082 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4083 #endif
4084
4085 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4086 {
4087         return NULL;
4088 }
4089 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4090 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4091 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4092
4093 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4094
4095 /**************************************************
4096  * CFS operations on tasks:
4097  */
4098
4099 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4100 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4101 {
4102         struct sched_entity *se = &p->se;
4103         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4104
4105         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4106
4107         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4108                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4109                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4110                 s64 delta = slice - ran;
4111
4112                 if (delta < 0) {
4113                         if (rq->curr == p)
4114                                 resched_curr(rq);
4115                         return;
4116                 }
4117                 hrtick_start(rq, delta);
4118         }
4119 }
4120
4121 /*
4122  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4123  * current task is from our class and nr_running is low enough
4124  * to matter.
4125  */
4126 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4127 {
4128         struct task_struct *curr = rq->curr;
4129
4130         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4131                 return;
4132
4133         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4134                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4135 }
4136 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4137 static inline void
4138 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4139 {
4140 }
4141
4142 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4143 {
4144 }
4145 #endif
4146
4147 /*
4148  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4149  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4150  * then put the task into the rbtree:
4151  */
4152 static void
4153 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4154 {
4155         struct cfs_rq *cfs_rq;
4156         struct sched_entity *se = &p->se;
4157
4158         for_each_sched_entity(se) {
4159                 if (se->on_rq)
4160                         break;
4161                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4162                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4163
4164                 /*
4165                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4166                  *
4167                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4168                  * post the final h_nr_running increment below.
4169                 */
4170                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4171                         break;
4172                 cfs_rq->h_nr_running++;
4173
4174                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4175         }
4176
4177         for_each_sched_entity(se) {
4178                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4179                 cfs_rq->h_nr_running++;
4180
4181                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4182                         break;
4183
4184                 update_load_avg(se, 1);
4185                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4186         }
4187
4188         if (!se)
4189                 add_nr_running(rq, 1);
4190
4191         hrtick_update(rq);
4192 }
4193
4194 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4195
4196 /*
4197  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4198  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4199  * update the fair scheduling stats:
4200  */
4201 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4202 {
4203         struct cfs_rq *cfs_rq;
4204         struct sched_entity *se = &p->se;
4205         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4206
4207         for_each_sched_entity(se) {
4208                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4209                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4210
4211                 /*
4212                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4213                  *
4214                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4215                  * post the final h_nr_running decrement below.
4216                 */
4217                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4218                         break;
4219                 cfs_rq->h_nr_running--;
4220
4221                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4222                 if (cfs_rq->load.weight) {
4223                         /*
4224                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4225                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4226                          */
4227                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4228                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4229
4230                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4231                         se = parent_entity(se);
4232                         break;
4233                 }
4234                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4235         }
4236
4237         for_each_sched_entity(se) {
4238                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4239                 cfs_rq->h_nr_running--;
4240
4241                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4242                         break;
4243
4244                 update_load_avg(se, 1);
4245                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4246         }
4247
4248         if (!se)
4249                 sub_nr_running(rq, 1);
4250
4251         hrtick_update(rq);
4252 }
4253
4254 #ifdef CONFIG_SMP
4255
4256 /*
4257  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4258  */
4259
4260 /*
4261  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4262  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4263  *
4264  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4265  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4266  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4267  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4268  *
4269  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4270  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4271  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4272  *
4273  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4274  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4275  * particular idx is approximated to be zero.
4276  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4277  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4278  * based on 128 point scale.
4279  * Example:
4280  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4281  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4282  *
4283  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4284  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4285  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4286  */
4287 #define DEGRADE_SHIFT           7
4288 static const unsigned char
4289                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4290 static const unsigned char
4291                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4292                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4293                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4294                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4295                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4296                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4297
4298 /*
4299  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4300  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4301  * adding any new load.
4302  */
4303 static unsigned long
4304 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4305 {
4306         int j = 0;
4307
4308         if (!missed_updates)
4309                 return load;
4310
4311         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4312                 return 0;
4313
4314         if (idx == 1)
4315                 return load >> missed_updates;
4316
4317         while (missed_updates) {
4318                 if (missed_updates % 2)
4319                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4320
4321                 missed_updates >>= 1;
4322                 j++;
4323         }
4324         return load;
4325 }
4326
4327 /*
4328  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4329  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4330  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4331  */
4332 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4333                               unsigned long pending_updates)
4334 {
4335         int i, scale;
4336
4337         this_rq->nr_load_updates++;
4338
4339         /* Update our load: */
4340         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4341         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4342                 unsigned long old_load, new_load;
4343
4344                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4345
4346                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4347                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4348                 new_load = this_load;
4349                 /*
4350                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4351                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4352                  * example.
4353                  */
4354                 if (new_load > old_load)
4355                         new_load += scale - 1;
4356
4357                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4358         }
4359
4360         sched_avg_update(this_rq);
4361 }
4362
4363 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4364 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4365 {
4366         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4367 }
4368
4369 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4370 /*
4371  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4372  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4373  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4374  *
4375  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4376  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4377  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4378  * (tick_nohz_idle_exit).
4379  *
4380  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4381  */
4382
4383 /*
4384  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4385  * idle balance.
4386  */
4387 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4388 {
4389         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4390         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4391         unsigned long pending_updates;
4392
4393         /*
4394          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4395          */
4396         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4397                 return;
4398
4399         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4400         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4401
4402         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4403 }
4404
4405 /*
4406  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4407  */
4408 void update_cpu_load_nohz(void)
4409 {
4410         struct rq *this_rq = this_rq();
4411         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4412         unsigned long pending_updates;
4413
4414         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4415                 return;
4416
4417         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4418         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4419         if (pending_updates) {
4420                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4421                 /*
4422                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4423                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4424                  */
4425                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4426         }
4427         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4428 }
4429 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4430
4431 /*
4432  * Called from scheduler_tick()
4433  */
4434 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4435 {
4436         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4437         /*
4438          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4439          */
4440         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4441         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4442 }
4443
4444 /*
4445  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4446  * according to the scheduling class and "nice" value.
4447  *
4448  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4449  * balance conservatively.
4450  */
4451 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4452 {
4453         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4454         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4455
4456         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4457                 return total;
4458
4459         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4460 }
4461
4462 /*
4463  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4464  * according to the scheduling class and "nice" value.
4465  */
4466 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4467 {
4468         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4469         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4470
4471         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4472                 return total;
4473
4474         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4475 }
4476
4477 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4478 {
4479         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4480 }
4481
4482 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4483 {
4484         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4485 }
4486
4487 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4488 {
4489         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4490         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4491         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4492
4493         if (nr_running)
4494                 return load_avg / nr_running;
4495
4496         return 0;
4497 }
4498
4499 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4500 {
4501         /*
4502          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4503          * about the boundary, really active task won't care
4504          * about the loss.
4505          */
4506         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4507                 current->wakee_flips >>= 1;
4508                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4509         }
4510
4511         if (current->last_wakee != p) {
4512                 current->last_wakee = p;
4513                 current->wakee_flips++;
4514         }
4515 }
4516
4517 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4518 {
4519         struct sched_entity *se = &p->se;
4520         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4521         u64 min_vruntime;
4522
4523 #ifndef CONFIG_64BIT
4524         u64 min_vruntime_copy;
4525
4526         do {
4527                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4528                 smp_rmb();
4529                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4530         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4531 #else
4532         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4533 #endif
4534
4535         se->vruntime -= min_vruntime;
4536         record_wakee(p);
4537 }
4538
4539 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4540 /*
4541  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4542  *
4543  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4544  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4545  * can calculate the shift in shares.
4546  *
4547  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4548  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4549  * total group weight.
4550  *
4551  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4552  * distribution (s_i) using:
4553  *
4554  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4555  *
4556  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4557  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4558  * shares distribution (s_i):
4559  *
4560  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4561  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4562  *
4563  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4564  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4565  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4566  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4567  *
4568  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4569  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4570  *
4571  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4572  *
4573  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4574  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4575  * weight and shares distributions like:
4576  *
4577  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4578  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4579  *
4580  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4581  *
4582  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4583  *
4584  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4585  *
4586  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4587  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4588  * 4/7) times the weight of the group.
4589  */
4590 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4591 {
4592         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4593
4594         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4595                 return wl;
4596
4597         for_each_sched_entity(se) {
4598                 long w, W;
4599
4600                 tg = se->my_q->tg;
4601
4602                 /*
4603                  * W = @wg + \Sum rw_j
4604                  */
4605                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4606
4607                 /*
4608                  * w = rw_i + @wl
4609                  */
4610                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4611
4612                 /*
4613                  * wl = S * s'_i; see (2)
4614                  */
4615                 if (W > 0 && w < W)
4616                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4617                 else
4618                         wl = tg->shares;
4619
4620                 /*
4621                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4622                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4623                  * calc_cfs_shares().
4624                  */
4625                 if (wl < MIN_SHARES)
4626                         wl = MIN_SHARES;
4627
4628                 /*
4629                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4630                  */
4631                 wl -= se->avg.load_avg;
4632
4633                 /*
4634                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4635                  * the final effective load change on the root group. Since
4636                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4637                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4638                  * resulting from this level per the above.
4639                  */
4640                 wg = 0;
4641         }
4642
4643         return wl;
4644 }
4645 #else
4646
4647 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4648 {
4649         return wl;
4650 }
4651
4652 #endif
4653
4654 /*
4655  * Returns the current capacity of cpu after applying both
4656  * cpu and freq scaling.
4657  */
4658 static unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
4659 {
4660         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
4661                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
4662                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4663 }
4664
4665 /*
4666  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4667  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4668  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
4669  * CFS task (ie cpu_capacity).
4670  *
4671  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
4672  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
4673  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
4674  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
4675  * (arch_scale_freq_capacity()).
4676  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
4677  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
4678  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
4679  *
4680  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
4681  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
4682  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
4683  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
4684  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
4685  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
4686  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
4687  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
4688  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
4689  * migrations (scheduler-driven DVFS).
4690  */
4691 static unsigned long cpu_util(int cpu)
4692 {
4693         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
4694         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
4695
4696         return (util >= capacity) ? capacity : util;
4697 }
4698
4699 static inline bool energy_aware(void)
4700 {
4701         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4702 }
4703
4704 /*
4705  * cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4706  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4707  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4708  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4709  *
4710  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4711  *
4712  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4713  *
4714  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4715  *
4716  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4717  */
4718 static unsigned long cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity)
4719 {
4720         int util = cpu_util(cpu);
4721
4722         if (util >= capacity)
4723                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4724
4725         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4726 }
4727
4728 static unsigned long group_max_util(struct sched_group *sg)
4729 {
4730         int i;
4731         unsigned long max_util = 0;
4732
4733         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4734                 max_util = max(max_util, cpu_util(i));
4735
4736         return max_util;
4737 }
4738
4739 /*
4740  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4741  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4742  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4743  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4744  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4745  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4746  * estimate (more busy).
4747  */
4748 static unsigned long group_norm_util(struct sched_group *sg, int cap_idx)
4749 {
4750         int i;
4751         unsigned long util_sum = 0;
4752         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4753
4754         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4755                 util_sum += cpu_norm_util(i, capacity);
4756
4757         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4758                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4759         return util_sum;
4760 }
4761
4762 static int find_new_capacity(struct sched_group *sg,
4763         const struct sched_group_energy const *sge)
4764 {
4765         int idx;
4766         unsigned long util = group_max_util(sg);
4767
4768         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4769                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4770                         return idx;
4771         }
4772
4773         return idx;
4774 }
4775
4776 /*
4777  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4778  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4779  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4780  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4781  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4782  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4783  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4784  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4785  */
4786 static int sched_group_energy(struct sched_group *sg_top)
4787 {
4788         struct sched_domain *sd;
4789         int cpu, total_energy = 0;
4790         struct cpumask visit_cpus;
4791         struct sched_group *sg;
4792
4793         WARN_ON(!sg_top->sge);
4794
4795         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(sg_top));
4796
4797         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4798                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4799
4800                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4801
4802                 /*
4803                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4804                  * sched_group?
4805                  */
4806                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4807
4808                 if (!sd)
4809                         /*
4810                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4811                          * wrong energy estimation is better than entering an
4812                          * infinite loop.
4813                          */
4814                         return -EINVAL;
4815
4816                 if (sd->parent)
4817                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4818
4819                 for_each_domain(cpu, sd) {
4820                         sg = sd->groups;
4821
4822                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4823                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4824                                 break;
4825
4826                         do {
4827                                 struct sched_group *sg_cap_util;
4828                                 unsigned long group_util;
4829                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy, cap_idx;
4830
4831                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4832                                         sg_cap_util = sg_shared_cap;
4833                                 else
4834                                         sg_cap_util = sg;
4835
4836                                 cap_idx = find_new_capacity(sg_cap_util, sg->sge);
4837                                 group_util = group_norm_util(sg, cap_idx);
4838                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4839                                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4840                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util) * sg->sge->idle_states[0].power)
4841                                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4842
4843                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4844
4845                                 if (!sd->child)
4846                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4847
4848                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(sg_top)))
4849                                         goto next_cpu;
4850
4851                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4852                 }
4853 next_cpu:
4854                 continue;
4855         }
4856
4857         return total_energy;
4858 }
4859
4860 /*
4861  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4862  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4863  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4864  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4865  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4866  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4867  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4868  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4869  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4870  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4871  */
4872 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4873 {
4874         unsigned int master = current->wakee_flips;
4875         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4876         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4877
4878         if (master < slave)
4879                 swap(master, slave);
4880         if (slave < factor || master < slave * factor)
4881                 return 0;
4882         return 1;
4883 }
4884
4885 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4886 {
4887         s64 this_load, load;
4888         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4889         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4890         struct task_group *tg;
4891         unsigned long weight;
4892         int balanced;
4893
4894         idx       = sd->wake_idx;
4895         this_cpu  = smp_processor_id();
4896         prev_cpu  = task_cpu(p);
4897         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4898         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4899
4900         /*
4901          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4902          * effect of the currently running task from the load
4903          * of the current CPU:
4904          */
4905         if (sync) {
4906                 tg = task_group(current);
4907                 weight = current->se.avg.load_avg;
4908
4909                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4910                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4911         }
4912
4913         tg = task_group(p);
4914         weight = p->se.avg.load_avg;
4915
4916         /*
4917          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4918          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4919          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4920          * about that, so that's good too.
4921          *
4922          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4923          * task to be woken on this_cpu.
4924          */
4925         this_eff_load = 100;
4926         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4927
4928         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4929         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4930
4931         if (this_load > 0) {
4932                 this_eff_load *= this_load +
4933                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4934
4935                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4936         }
4937
4938         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4939
4940         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4941
4942         if (!balanced)
4943                 return 0;
4944
4945         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4946         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4947
4948         return 1;
4949 }
4950
4951 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4952 {
4953         return p->se.avg.util_avg;
4954 }
4955
4956 static unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
4957
4958 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
4959 {
4960         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4961
4962         util += task_util(p);
4963
4964         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
4965 }
4966
4967 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
4968 {
4969         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4970         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
4971
4972         if (capacity == max_capacity)
4973                 return true;
4974
4975         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
4976                 return true;
4977
4978         return __task_fits(p, cpu, 0);
4979 }
4980
4981 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
4982 {
4983         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
4984 }
4985
4986 static bool cpu_overutilized(int cpu)
4987 {
4988         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
4989 }
4990
4991 /*
4992  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4993  * domain.
4994  */
4995 static struct sched_group *
4996 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4997                   int this_cpu, int sd_flag)
4998 {
4999         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5000         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5001         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5002         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5003         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5004         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5005         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5006
5007         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5008                 load_idx = sd->wake_idx;
5009
5010         do {
5011                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5012                 int local_group;
5013                 int i;
5014
5015                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5016                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5017                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5018                         continue;
5019
5020                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5021                                                sched_group_cpus(group));
5022
5023                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5024                 avg_load = 0;
5025
5026                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5027                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5028                         if (local_group)
5029                                 load = source_load(i, load_idx);
5030                         else
5031                                 load = target_load(i, load_idx);
5032
5033                         avg_load += load;
5034
5035                         /*
5036                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5037                          * that can fit the task.
5038                          */
5039                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5040                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5041                                 fit_group = group;
5042                         }
5043
5044                         /*
5045                          * Look for group which has most spare capacity on a
5046                          * single cpu.
5047                          */
5048                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5049                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5050                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5051                                 spare_group = group;
5052                         }
5053                 }
5054
5055                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5056                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5057
5058                 if (local_group) {
5059                         this_load = avg_load;
5060                 } else if (avg_load < min_load) {
5061                         min_load = avg_load;
5062                         idlest = group;
5063                 }
5064         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5065
5066         if (fit_group)
5067                 return fit_group;
5068
5069         if (spare_group)
5070                 return spare_group;
5071
5072         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5073                 return NULL;
5074         return idlest;
5075 }
5076
5077 /*
5078  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5079  */
5080 static int
5081 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5082 {
5083         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5084         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5085         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5086         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5087         int shallowest_idle_cpu = -1;
5088         int i;
5089
5090         /* Traverse only the allowed CPUs */
5091         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5092                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5093                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5094                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5095                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5096                                 /*
5097                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5098                                  * has the smallest exit latency irrespective
5099                                  * of any idle timestamp.
5100                                  */
5101                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5102                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5103                                 shallowest_idle_cpu = i;
5104                         } else if (idle_cpu(i) &&
5105                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5106                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5107                                 /*
5108                                  * If equal or no active idle state, then
5109                                  * the most recently idled CPU might have
5110                                  * a warmer cache.
5111                                  */
5112                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5113                                 shallowest_idle_cpu = i;
5114                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5115                                 /*
5116                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5117                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5118                                  * fallback.
5119                                  */
5120                                 shallowest_idle_cpu = i;
5121                         }
5122                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5123                         load = weighted_cpuload(i);
5124                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5125                                 min_load = load;
5126                                 least_loaded_cpu = i;
5127                         }
5128                 }
5129         }
5130
5131         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5132 }
5133
5134 /*
5135  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5136  */
5137 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5138 {
5139         struct sched_domain *sd;
5140         struct sched_group *sg;
5141         int i = task_cpu(p);
5142
5143         if (idle_cpu(target))
5144                 return target;
5145
5146         /*
5147          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5148          */
5149         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5150                 return i;
5151
5152         /*
5153          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5154          */
5155         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5156         for_each_lower_domain(sd) {
5157                 sg = sd->groups;
5158                 do {
5159                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5160                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5161                                 goto next;
5162
5163                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5164                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5165                                         goto next;
5166                         }
5167
5168                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5169                                         tsk_cpus_allowed(p));
5170                         goto done;
5171 next:
5172                         sg = sg->next;
5173                 } while (sg != sd->groups);
5174         }
5175 done:
5176         return target;
5177 }
5178
5179 /*
5180  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5181  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5182  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5183  *
5184  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5185  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5186  *
5187  * Returns the target cpu number.
5188  *
5189  * preempt must be disabled.
5190  */
5191 static int
5192 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5193 {
5194         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5195         int cpu = smp_processor_id();
5196         int new_cpu = prev_cpu;
5197         int want_affine = 0;
5198         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5199
5200         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5201                 want_affine = !wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5202                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5203
5204         rcu_read_lock();
5205         for_each_domain(cpu, tmp) {
5206                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5207                         break;
5208
5209                 /*
5210                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5211                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5212                  */
5213                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5214                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5215                         affine_sd = tmp;
5216                         break;
5217                 }
5218
5219                 if (tmp->flags & sd_flag)
5220                         sd = tmp;
5221                 else if (!want_affine)
5222                         break;
5223         }
5224
5225         if (affine_sd) {
5226                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5227                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5228                         new_cpu = cpu;
5229         }
5230
5231         if (!sd) {
5232                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5233                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5234
5235         } else while (sd) {
5236                 struct sched_group *group;
5237                 int weight;
5238
5239                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5240                         sd = sd->child;
5241                         continue;
5242                 }
5243
5244                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5245                 if (!group) {
5246                         sd = sd->child;
5247                         continue;
5248                 }
5249
5250                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5251                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5252                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5253                         sd = sd->child;
5254                         continue;
5255                 }
5256
5257                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5258                 cpu = new_cpu;
5259                 weight = sd->span_weight;
5260                 sd = NULL;
5261                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5262                         if (weight <= tmp->span_weight)
5263                                 break;
5264                         if (tmp->flags & sd_flag)
5265                                 sd = tmp;
5266                 }
5267                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5268         }
5269         rcu_read_unlock();
5270
5271         return new_cpu;
5272 }
5273
5274 /*
5275  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5276  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5277  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5278  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5279  */
5280 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5281 {
5282         /*
5283          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5284          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5285          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5286          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5287          * load sounds not bad.
5288          */
5289         remove_entity_load_avg(&p->se);
5290
5291         /* Tell new CPU we are migrated */
5292         p->se.avg.last_update_time = 0;
5293
5294         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5295         p->se.exec_start = 0;
5296 }
5297
5298 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5299 {
5300         remove_entity_load_avg(&p->se);
5301 }
5302 #endif /* CONFIG_SMP */
5303
5304 static unsigned long
5305 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5306 {
5307         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5308
5309         /*
5310          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5311          * to virtual-time in his units.
5312          *
5313          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5314          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5315          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5316          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5317          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5318          *
5319          * This is especially important for buddies when the leftmost
5320          * task is higher priority than the buddy.
5321          */
5322         return calc_delta_fair(gran, se);
5323 }
5324
5325 /*
5326  * Should 'se' preempt 'curr'.
5327  *
5328  *             |s1
5329  *        |s2
5330  *   |s3
5331  *         g
5332  *      |<--->|c
5333  *
5334  *  w(c, s1) = -1
5335  *  w(c, s2) =  0
5336  *  w(c, s3) =  1
5337  *
5338  */
5339 static int
5340 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5341 {
5342         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5343
5344         if (vdiff <= 0)
5345                 return -1;
5346
5347         gran = wakeup_gran(curr, se);
5348         if (vdiff > gran)
5349                 return 1;
5350
5351         return 0;
5352 }
5353
5354 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5355 {
5356         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5357                 return;
5358
5359         for_each_sched_entity(se)
5360                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5361 }
5362
5363 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5364 {
5365         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5366                 return;
5367
5368         for_each_sched_entity(se)
5369                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5370 }
5371
5372 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5373 {
5374         for_each_sched_entity(se)
5375                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5376 }
5377
5378 /*
5379  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5380  */
5381 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5382 {
5383         struct task_struct *curr = rq->curr;
5384         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5385         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5386         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5387         int next_buddy_marked = 0;
5388
5389         if (unlikely(se == pse))
5390                 return;
5391
5392         /*
5393          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5394          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5395          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5396          * next-buddy nomination below.
5397          */
5398         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5399                 return;
5400
5401         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5402                 set_next_buddy(pse);
5403                 next_buddy_marked = 1;
5404         }
5405
5406         /*
5407          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5408          * wake up path.
5409          *
5410          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5411          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5412          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5413          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5414          * below.
5415          */
5416         if (test_tsk_need_resched(curr))
5417                 return;
5418
5419         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5420         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5421             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5422                 goto preempt;
5423
5424         /*
5425          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5426          * is driven by the tick):
5427          */
5428         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5429                 return;
5430
5431         find_matching_se(&se, &pse);
5432         update_curr(cfs_rq_of(se));
5433         BUG_ON(!pse);
5434         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5435                 /*
5436                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5437                  * triggering this preemption.
5438                  */
5439                 if (!next_buddy_marked)
5440                         set_next_buddy(pse);
5441                 goto preempt;
5442         }
5443
5444         return;
5445
5446 preempt:
5447         resched_curr(rq);
5448         /*
5449          * Only set the backward buddy when the current task is still
5450          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5451          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5452          * point, either of which can * drop the rq lock.
5453          *
5454          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5455          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5456          */
5457         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5458                 return;
5459
5460         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5461                 set_last_buddy(se);
5462 }
5463
5464 static struct task_struct *
5465 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5466 {
5467         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5468         struct sched_entity *se;
5469         struct task_struct *p;
5470         int new_tasks;
5471
5472 again:
5473 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5474         if (!cfs_rq->nr_running)
5475                 goto idle;
5476
5477         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5478                 goto simple;
5479
5480         /*
5481          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5482          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5483          *
5484          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5485          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5486          */
5487
5488         do {
5489                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5490
5491                 /*
5492                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5493                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5494                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5495                  * forget we've ever seen it.
5496                  */
5497                 if (curr) {
5498                         if (curr->on_rq)
5499                                 update_curr(cfs_rq);
5500                         else
5501                                 curr = NULL;
5502
5503                         /*
5504                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5505                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5506                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5507                          * be correct.
5508                          */
5509                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5510                                 goto simple;
5511                 }
5512
5513                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5514                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5515         } while (cfs_rq);
5516
5517         p = task_of(se);
5518
5519         /*
5520          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5521          * is a different task than we started out with, try and touch the
5522          * least amount of cfs_rqs.
5523          */
5524         if (prev != p) {
5525                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5526
5527                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5528                         int se_depth = se->depth;
5529                         int pse_depth = pse->depth;
5530
5531                         if (se_depth <= pse_depth) {
5532                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5533                                 pse = parent_entity(pse);
5534                         }
5535                         if (se_depth >= pse_depth) {
5536                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5537                                 se = parent_entity(se);
5538                         }
5539                 }
5540
5541                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5542                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5543         }
5544
5545         if (hrtick_enabled(rq))
5546                 hrtick_start_fair(rq, p);
5547
5548         return p;
5549 simple:
5550         cfs_rq = &rq->cfs;
5551 #endif
5552
5553         if (!cfs_rq->nr_running)
5554                 goto idle;
5555
5556         put_prev_task(rq, prev);
5557
5558         do {
5559                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5560                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5561                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5562         } while (cfs_rq);
5563
5564         p = task_of(se);
5565
5566         if (hrtick_enabled(rq))
5567                 hrtick_start_fair(rq, p);
5568
5569         return p;
5570
5571 idle:
5572         /*
5573          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5574          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5575          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5576          * re-start the picking loop.
5577          */
5578         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5579         new_tasks = idle_balance(rq);
5580         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5581         /*
5582          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5583          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5584          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5585          */
5586         if (new_tasks < 0)
5587                 return RETRY_TASK;
5588
5589         if (new_tasks > 0)
5590                 goto again;
5591
5592         return NULL;
5593 }
5594
5595 /*
5596  * Account for a descheduled task:
5597  */
5598 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5599 {
5600         struct sched_entity *se = &prev->se;
5601         struct cfs_rq *cfs_rq;
5602
5603         for_each_sched_entity(se) {
5604                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5605                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5606         }
5607 }
5608
5609 /*
5610  * sched_yield() is very simple
5611  *
5612  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5613  */
5614 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5615 {
5616         struct task_struct *curr = rq->curr;
5617         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5618         struct sched_entity *se = &curr->se;
5619
5620         /*
5621          * Are we the only task in the tree?
5622          */
5623         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5624                 return;
5625
5626         clear_buddies(cfs_rq, se);
5627
5628         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5629                 update_rq_clock(rq);
5630                 /*
5631                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5632                  */
5633                 update_curr(cfs_rq);
5634                 /*
5635                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5636                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5637                  * and double the fastpath cost.
5638                  */
5639                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5640         }
5641
5642         set_skip_buddy(se);
5643 }
5644
5645 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5646 {
5647         struct sched_entity *se = &p->se;
5648
5649         /* throttled hierarchies are not runnable */
5650         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5651                 return false;
5652
5653         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5654         set_next_buddy(se);
5655
5656         yield_task_fair(rq);
5657
5658         return true;
5659 }
5660
5661 #ifdef CONFIG_SMP
5662 /**************************************************
5663  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5664  *
5665  * BASICS
5666  *
5667  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5668  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5669  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5670  *
5671  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5672  *
5673  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5674  * W_i,0 is defined as:
5675  *
5676  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5677  *
5678  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5679  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5680  *
5681  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5682  * weight:
5683  *
5684  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5685  *
5686  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5687  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5688  * can also include other factors [XXX].
5689  *
5690  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5691  * directly from (1):
5692  *
5693  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5694  *
5695  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5696  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5697  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5698  *
5699  * [XXX expand on:
5700  *     - infeasible weights;
5701  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5702  *
5703  *
5704  * SCHED DOMAINS
5705  *
5706  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5707  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5708  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5709  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5710  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5711  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5712  * the groups.
5713  *
5714  * This yields:
5715  *
5716  *     log_2 n     1     n
5717  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5718  *     i = 0      2^i   2^i
5719  *                               `- size of each group
5720  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5721  *         |         `- freq
5722  *         `- sum over all levels
5723  *
5724  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5725  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5726  *
5727  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5728  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5729  *
5730  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5731  *
5732  *             log_2 n     
5733  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5734  *             k = 0
5735  *
5736  * And you'll find that:
5737  *
5738  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5739  *
5740  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5741  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5742  * of:
5743  *
5744  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5745  *
5746  *
5747  * WORK CONSERVING
5748  *
5749  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5750  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5751  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5752  *
5753  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5754  * time.
5755  *
5756  * [XXX more?]
5757  *
5758  *
5759  * CGROUPS
5760  *
5761  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5762  *
5763  *                                s_k,i
5764  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5765  *                                 S_k
5766  *
5767  * Where
5768  *
5769  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5770  *
5771  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5772  *
5773  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5774  * property.
5775  *
5776  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5777  *      rewrite all of this once again.]
5778  */ 
5779
5780 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5781
5782 enum fbq_type { regular, remote, all };
5783
5784 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5785 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5786 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5787 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5788
5789 struct lb_env {
5790         struct sched_domain     *sd;
5791
5792         struct rq               *src_rq;
5793         int                     src_cpu;
5794
5795         int                     dst_cpu;
5796         struct rq               *dst_rq;
5797
5798         struct cpumask          *dst_grpmask;
5799         int                     new_dst_cpu;
5800         enum cpu_idle_type      idle;
5801         long                    imbalance;
5802         unsigned int            src_grp_nr_running;
5803         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5804         struct cpumask          *cpus;
5805
5806         unsigned int            flags;
5807
5808         unsigned int            loop;
5809         unsigned int            loop_break;
5810         unsigned int            loop_max;
5811
5812         enum fbq_type           fbq_type;
5813         struct list_head        tasks;
5814 };
5815
5816 /*
5817  * Is this task likely cache-hot:
5818  */
5819 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5820 {
5821         s64 delta;
5822
5823         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5824
5825         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5826                 return 0;
5827
5828         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5829                 return 0;
5830
5831         /*
5832          * Buddy candidates are cache hot:
5833          */
5834         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5835                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5836                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5837                 return 1;
5838
5839         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5840                 return 1;
5841         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5842                 return 0;
5843
5844         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5845
5846         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5847 }
5848
5849 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5850 /*
5851  * Returns 1, if task migration degrades locality
5852  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5853  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5854  */
5855 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5856 {
5857         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5858         unsigned long src_faults, dst_faults;
5859         int src_nid, dst_nid;
5860
5861         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5862                 return -1;
5863
5864         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5865                 return -1;
5866
5867         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5868         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5869
5870         if (src_nid == dst_nid)
5871                 return -1;
5872
5873         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5874         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5875                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5876                         return 1;
5877                 else
5878                         return -1;
5879         }
5880
5881         /* Encourage migration to the preferred node. */
5882         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5883                 return 0;
5884
5885         if (numa_group) {
5886                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5887                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5888         } else {
5889                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5890                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5891         }
5892
5893         return dst_faults < src_faults;
5894 }
5895
5896 #else
5897 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5898                                              struct lb_env *env)
5899 {
5900         return -1;
5901 }
5902 #endif
5903
5904 /*
5905  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5906  */
5907 static
5908 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5909 {
5910         int tsk_cache_hot;
5911
5912         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5913
5914         /*
5915          * We do not migrate tasks that are:
5916          * 1) throttled_lb_pair, or
5917          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5918          * 3) running (obviously), or
5919          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5920          */
5921         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5922                 return 0;
5923
5924         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5925                 int cpu;
5926
5927                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5928
5929                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5930
5931                 /*
5932                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5933                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5934                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5935                  *
5936                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5937                  * one in current iteration.
5938                  */
5939                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5940                         return 0;
5941
5942                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5943                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5944                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5945                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5946                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5947                                 break;
5948                         }
5949                 }
5950
5951                 return 0;
5952         }
5953
5954         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5955         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5956
5957         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5958                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5959                 return 0;
5960         }
5961
5962         /*
5963          * Aggressive migration if:
5964          * 1) destination numa is preferred
5965          * 2) task is cache cold, or
5966          * 3) too many balance attempts have failed.
5967          */
5968         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5969         if (tsk_cache_hot == -1)
5970                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5971
5972         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5973             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5974                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5975                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5976                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5977                 }
5978                 return 1;
5979         }
5980
5981         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5982         return 0;
5983 }
5984
5985 /*
5986  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5987  */
5988 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5989 {
5990         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5991
5992         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5993         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5994         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5995 }
5996
5997 /*
5998  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5999  * part of active balancing operations within "domain".
6000  *
6001  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6002  */
6003 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6004 {
6005         struct task_struct *p, *n;
6006
6007         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6008
6009         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6010                 if (!can_migrate_task(p, env))
6011                         continue;
6012
6013                 detach_task(p, env);
6014
6015                 /*
6016                  * Right now, this is only the second place where
6017                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6018                  * so we can safely collect stats here rather than
6019                  * inside detach_tasks().
6020                  */
6021                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6022                 return p;
6023         }
6024         return NULL;
6025 }
6026
6027 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6028
6029 /*
6030  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6031  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6032  *
6033  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6034  */
6035 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6036 {
6037         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6038         struct task_struct *p;
6039         unsigned long load;
6040         int detached = 0;
6041
6042         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6043
6044         if (env->imbalance <= 0)
6045                 return 0;
6046
6047         while (!list_empty(tasks)) {
6048                 /*
6049                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6050                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6051                  */
6052                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6053                         break;
6054
6055                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6056
6057                 env->loop++;
6058                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6059                 if (env->loop > env->loop_max)
6060                         break;
6061
6062                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6063                 if (env->loop > env->loop_break) {
6064                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6065                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6066                         break;
6067                 }
6068
6069                 if (!can_migrate_task(p, env))
6070                         goto next;
6071
6072                 load = task_h_load(p);
6073
6074                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6075                         goto next;
6076
6077                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6078                         goto next;
6079
6080                 detach_task(p, env);
6081                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6082
6083                 detached++;
6084                 env->imbalance -= load;
6085
6086 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6087                 /*
6088                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6089                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6090                  * the critical section.
6091                  */
6092                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6093                         break;
6094 #endif
6095
6096                 /*
6097                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6098                  * weighted load.
6099                  */
6100                 if (env->imbalance <= 0)
6101                         break;
6102
6103                 continue;
6104 next:
6105                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6106         }
6107
6108         /*
6109          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6110          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6111          * than inside detach_one_task().
6112          */
6113         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6114
6115         return detached;
6116 }
6117
6118 /*
6119  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6120  */
6121 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6122 {
6123         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6124
6125         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6126         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6127         activate_task(rq, p, 0);
6128         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6129 }
6130
6131 /*
6132  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6133  * its new rq.
6134  */
6135 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6136 {
6137         raw_spin_lock(&rq->lock);
6138         attach_task(rq, p);
6139         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6140 }
6141
6142 /*
6143  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6144  * new rq.
6145  */
6146 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6147 {
6148         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6149         struct task_struct *p;
6150
6151         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6152
6153         while (!list_empty(tasks)) {
6154                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6155                 list_del_init(&p->se.group_node);
6156
6157                 attach_task(env->dst_rq, p);
6158         }
6159
6160         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6161 }
6162
6163 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6164 static void update_blocked_averages(int cpu)
6165 {
6166         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6167         struct cfs_rq *cfs_rq;
6168         unsigned long flags;
6169
6170         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6171         update_rq_clock(rq);
6172
6173         /*
6174          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6175          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6176          */
6177         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6178                 /* throttled entities do not contribute to load */
6179                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6180                         continue;
6181
6182                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6183                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6184         }
6185         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6186 }
6187
6188 /*
6189  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6190  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6191  * group is a fraction of its parents load.
6192  */
6193 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6194 {
6195         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6196         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6197         unsigned long now = jiffies;
6198         unsigned long load;
6199
6200         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6201                 return;
6202
6203         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6204         for_each_sched_entity(se) {
6205                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6206                 cfs_rq->h_load_next = se;
6207                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6208                         break;
6209         }
6210
6211         if (!se) {
6212                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6213                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6214         }
6215
6216         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6217                 load = cfs_rq->h_load;
6218                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6219                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6220                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6221                 cfs_rq->h_load = load;
6222                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6223         }
6224 }
6225
6226 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6227 {
6228         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6229
6230         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6231         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6232                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6233 }
6234 #else
6235 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6236 {
6237         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6238         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6239         unsigned long flags;
6240
6241         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6242         update_rq_clock(rq);
6243         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6244         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6245 }
6246
6247 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6248 {
6249         return p->se.avg.load_avg;
6250 }
6251 #endif
6252
6253 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6254
6255 enum group_type {
6256         group_other = 0,
6257         group_imbalanced,
6258         group_overloaded,
6259 };
6260
6261 /*
6262  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6263  */
6264 struct sg_lb_stats {
6265         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6266         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6267         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6268         unsigned long load_per_task;
6269         unsigned long group_capacity;
6270         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6271         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6272         unsigned int idle_cpus;
6273         unsigned int group_weight;
6274         enum group_type group_type;
6275         int group_no_capacity;
6276 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6277         unsigned int nr_numa_running;
6278         unsigned int nr_preferred_running;
6279 #endif
6280 };
6281
6282 /*
6283  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6284  *               during load balancing.
6285  */
6286 struct sd_lb_stats {
6287         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6288         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6289         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6290         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6291         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6292
6293         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6294         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6295 };
6296
6297 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6298 {
6299         /*
6300          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6301          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6302          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6303          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6304          */
6305         *sds = (struct sd_lb_stats){
6306                 .busiest = NULL,
6307                 .local = NULL,
6308                 .total_load = 0UL,
6309                 .total_capacity = 0UL,
6310                 .busiest_stat = {
6311                         .avg_load = 0UL,
6312                         .sum_nr_running = 0,
6313                         .group_type = group_other,
6314                 },
6315         };
6316 }
6317
6318 /**
6319  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6320  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6321  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6322  *
6323  * Return: The load index.
6324  */
6325 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6326                                         enum cpu_idle_type idle)
6327 {
6328         int load_idx;
6329
6330         switch (idle) {
6331         case CPU_NOT_IDLE:
6332                 load_idx = sd->busy_idx;
6333                 break;
6334
6335         case CPU_NEWLY_IDLE:
6336                 load_idx = sd->newidle_idx;
6337                 break;
6338         default:
6339                 load_idx = sd->idle_idx;
6340                 break;
6341         }
6342
6343         return load_idx;
6344 }
6345
6346 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6347 {
6348         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6349         u64 total, used, age_stamp, avg;
6350         s64 delta;
6351
6352         /*
6353          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6354          * we read them once before doing sanity checks on them.
6355          */
6356         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6357         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6358         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6359
6360         if (unlikely(delta < 0))
6361                 delta = 0;
6362
6363         total = sched_avg_period() + delta;
6364
6365         used = div_u64(avg, total);
6366
6367         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6368                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6369
6370         return 1;
6371 }
6372
6373 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6374 {
6375         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6376         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6377
6378         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6379
6380         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6381         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6382
6383         if (!capacity)
6384                 capacity = 1;
6385
6386         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6387         sdg->sgc->capacity = capacity;
6388 }
6389
6390 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6391 {
6392         struct sched_domain *child = sd->child;
6393         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6394         unsigned long capacity;
6395         unsigned long interval;
6396
6397         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6398         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6399         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6400
6401         if (!child) {
6402                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6403                 return;
6404         }
6405
6406         capacity = 0;
6407
6408         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6409                 /*
6410                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6411                  * span the current group.
6412                  */
6413
6414                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6415                         struct sched_group_capacity *sgc;
6416                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6417
6418                         /*
6419                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6420                          * gets here before we've attached the domains to the
6421                          * runqueues.
6422                          *
6423                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6424                          * in update_cpu_capacity().
6425                          *
6426                          * This avoids capacity from being 0 and
6427                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6428                          */
6429                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6430                                 capacity += capacity_of(cpu);
6431                                 continue;
6432                         }
6433
6434                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6435                         capacity += sgc->capacity;
6436                 }
6437         } else  {
6438                 /*
6439                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6440                  * span the current group.
6441                  */ 
6442
6443                 group = child->groups;
6444                 do {
6445                         capacity += group->sgc->capacity;
6446                         group = group->next;
6447                 } while (group != child->groups);
6448         }
6449
6450         sdg->sgc->capacity = capacity;
6451 }
6452
6453 /*
6454  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6455  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6456  * Return true is the capacity is reduced
6457  */
6458 static inline int
6459 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6460 {
6461         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6462                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6463 }
6464
6465 /*
6466  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6467  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6468  *
6469  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6470  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6471  * Something like:
6472  *
6473  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6474  *              *     * * *
6475  *
6476  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6477  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6478  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6479  *
6480  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6481  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6482  * moving tasks due to affinity constraints.
6483  *
6484  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6485  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6486  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6487  * to create an effective group imbalance.
6488  *
6489  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6490  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6491  * subtle and fragile situation.
6492  */
6493
6494 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6495 {
6496         return group->sgc->imbalance;
6497 }
6498
6499 /*
6500  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6501  * be used by some tasks.
6502  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6503  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6504  * available capacity for CFS tasks.
6505  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6506  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6507  * capacity in meaningful for the load balancer.
6508  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6509  * any benefit for the load balance.
6510  */
6511 static inline bool
6512 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6513 {
6514         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6515                 return true;
6516
6517         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6518                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6519                 return true;
6520
6521         return false;
6522 }
6523
6524 /*
6525  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6526  *  handle.
6527  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6528  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6529  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6530  *  false.
6531  */
6532 static inline bool
6533 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6534 {
6535         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6536                 return false;
6537
6538         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6539                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6540                 return true;
6541
6542         return false;
6543 }
6544
6545 static inline enum
6546 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6547                           struct sg_lb_stats *sgs)
6548 {
6549         if (sgs->group_no_capacity)
6550                 return group_overloaded;
6551
6552         if (sg_imbalanced(group))
6553                 return group_imbalanced;
6554
6555         return group_other;
6556 }
6557
6558 /**
6559  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6560  * @env: The load balancing environment.
6561  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6562  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6563  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6564  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6565  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6566  */
6567 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6568                         struct sched_group *group, int load_idx,
6569                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6570                         bool *overload)
6571 {
6572         unsigned long load;
6573         int i;
6574
6575         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6576
6577         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6578                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6579
6580                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6581                 if (local_group)
6582                         load = target_load(i, load_idx);
6583                 else
6584                         load = source_load(i, load_idx);
6585
6586                 sgs->group_load += load;
6587                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6588                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6589
6590                 if (rq->nr_running > 1)
6591                         *overload = true;
6592
6593 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6594                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6595                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6596 #endif
6597                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6598                 if (idle_cpu(i))
6599                         sgs->idle_cpus++;
6600         }
6601
6602         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6603         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6604         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6605
6606         if (sgs->sum_nr_running)
6607                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6608
6609         sgs->group_weight = group->group_weight;
6610
6611         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6612         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6613 }
6614
6615 /**
6616  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6617  * @env: The load balancing environment.
6618  * @sds: sched_domain statistics
6619  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6620  * @sgs: sched_group statistics
6621  *
6622  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6623  * busiest group.
6624  *
6625  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6626  * busiest group. %false otherwise.
6627  */
6628 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6629                                    struct sd_lb_stats *sds,
6630                                    struct sched_group *sg,
6631                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6632 {
6633         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6634
6635         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6636                 return true;
6637
6638         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6639                 return false;
6640
6641         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6642                 return false;
6643
6644         /* This is the busiest node in its class. */
6645         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6646                 return true;
6647
6648         /*
6649          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6650          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6651          * higher than ourself as busy.
6652          */
6653         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6654                 if (!sds->busiest)
6655                         return true;
6656
6657                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6658                         return true;
6659         }
6660
6661         return false;
6662 }
6663
6664 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6665 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6666 {
6667         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6668                 return regular;
6669         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6670                 return remote;
6671         return all;
6672 }
6673
6674 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6675 {
6676         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6677                 return regular;
6678         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6679                 return remote;
6680         return all;
6681 }
6682 #else
6683 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6684 {
6685         return all;
6686 }
6687
6688 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6689 {
6690         return regular;
6691 }
6692 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6693
6694 /**
6695  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6696  * @env: The load balancing environment.
6697  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6698  */
6699 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6700 {
6701         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6702         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6703         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6704         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6705         bool overload = false;
6706
6707         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6708                 prefer_sibling = 1;
6709
6710         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6711
6712         do {
6713                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6714                 int local_group;
6715
6716                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6717                 if (local_group) {
6718                         sds->local = sg;
6719                         sgs = &sds->local_stat;
6720
6721                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6722                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6723                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6724                 }
6725
6726                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6727                                                 &overload);
6728
6729                 if (local_group)
6730                         goto next_group;
6731
6732                 /*
6733                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6734                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6735                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6736                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6737                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6738                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6739                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6740                  * the tasks on the system).
6741                  */
6742                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6743                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6744                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6745                         sgs->group_no_capacity = 1;
6746                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6747                 }
6748
6749                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6750                         sds->busiest = sg;
6751                         sds->busiest_stat = *sgs;
6752                 }
6753
6754 next_group:
6755                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6756                 sds->total_load += sgs->group_load;
6757                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6758
6759                 sg = sg->next;
6760         } while (sg != env->sd->groups);
6761
6762         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6763                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6764
6765         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
6766
6767         if (!env->sd->parent) {
6768                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6769                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6770                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6771         }
6772
6773 }
6774
6775 /**
6776  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6777  *                      sched doman.
6778  *
6779  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6780  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6781  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6782  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6783  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6784  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6785  *
6786  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6787  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6788  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6789  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6790  * number.
6791  *
6792  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6793  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6794  *
6795  * @env: The load balancing environment.
6796  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6797  */
6798 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6799 {
6800         int busiest_cpu;
6801
6802         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6803                 return 0;
6804
6805         if (!sds->busiest)
6806                 return 0;
6807
6808         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6809         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6810                 return 0;
6811
6812         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6813                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6814                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6815
6816         return 1;
6817 }
6818
6819 /**
6820  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6821  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6822  *                      load balancing.
6823  * @env: The load balancing environment.
6824  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6825  */
6826 static inline
6827 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6828 {
6829         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6830         unsigned int imbn = 2;
6831         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6832         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6833
6834         local = &sds->local_stat;
6835         busiest = &sds->busiest_stat;
6836
6837         if (!local->sum_nr_running)
6838                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6839         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6840                 imbn = 1;
6841
6842         scaled_busy_load_per_task =
6843                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6844                 busiest->group_capacity;
6845
6846         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6847             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6848                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6849                 return;
6850         }
6851
6852         /*
6853          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6854          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6855          * moving them.
6856          */
6857
6858         capa_now += busiest->group_capacity *
6859                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6860         capa_now += local->group_capacity *
6861                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6862         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6863
6864         /* Amount of load we'd subtract */
6865         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6866                 capa_move += busiest->group_capacity *
6867                             min(busiest->load_per_task,
6868                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6869         }
6870
6871         /* Amount of load we'd add */
6872         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6873             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6874                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6875                       local->group_capacity;
6876         } else {
6877                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6878                       local->group_capacity;
6879         }
6880         capa_move += local->group_capacity *
6881                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6882         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6883
6884         /* Move if we gain throughput */
6885         if (capa_move > capa_now)
6886                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6887 }
6888
6889 /**
6890  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6891  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6892  * @env: load balance environment
6893  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6894  */
6895 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6896 {
6897         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6898         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6899
6900         local = &sds->local_stat;
6901         busiest = &sds->busiest_stat;
6902
6903         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6904                 /*
6905                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6906                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6907                  */
6908                 busiest->load_per_task =
6909                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6910         }
6911
6912         /*
6913          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6914          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6915          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6916          */
6917         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6918             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6919                 env->imbalance = 0;
6920                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6921         }
6922
6923         /*
6924          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6925          */
6926         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6927             local->group_type   == group_overloaded) {
6928                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6929                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6930                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6931                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6932                 else
6933                         load_above_capacity = ~0UL;
6934         }
6935
6936         /*
6937          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6938          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6939          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6940          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6941          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6942          * for the minimum possible imbalance.
6943          */
6944         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6945
6946         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6947         env->imbalance = min(
6948                 max_pull * busiest->group_capacity,
6949                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6950         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6951
6952         /*
6953          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6954          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6955          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6956          * moved
6957          */
6958         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6959                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6960 }
6961
6962 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6963
6964 /**
6965  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6966  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6967  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6968  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6969  * such a group exists.
6970  *
6971  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6972  * to restore balance.
6973  *
6974  * @env: The load balancing environment.
6975  *
6976  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6977  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6978  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6979  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6980  */
6981 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6982 {
6983         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6984         struct sd_lb_stats sds;
6985
6986         init_sd_lb_stats(&sds);
6987
6988         /*
6989          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6990          * this level.
6991          */
6992         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6993         local = &sds.local_stat;
6994         busiest = &sds.busiest_stat;
6995
6996         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6997         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6998             check_asym_packing(env, &sds))
6999                 return sds.busiest;
7000
7001         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7002         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7003                 goto out_balanced;
7004
7005         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7006                                                 / sds.total_capacity;
7007
7008         /*
7009          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7010          * work because they assume all things are equal, which typically
7011          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7012          */
7013         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7014                 goto force_balance;
7015
7016         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7017         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7018             busiest->group_no_capacity)
7019                 goto force_balance;
7020
7021         /*
7022          * If the local group is busier than the selected busiest group
7023          * don't try and pull any tasks.
7024          */
7025         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7026                 goto out_balanced;
7027
7028         /*
7029          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7030          * average load.
7031          */
7032         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7033                 goto out_balanced;
7034
7035         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7036                 /*
7037                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7038                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7039                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7040                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7041                  * might end up to just move the imbalance on another group
7042                  */
7043                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7044                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7045                         goto out_balanced;
7046         } else {
7047                 /*
7048                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7049                  * imbalance_pct to be conservative.
7050                  */
7051                 if (100 * busiest->avg_load <=
7052                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7053                         goto out_balanced;
7054         }
7055
7056 force_balance:
7057         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7058         calculate_imbalance(env, &sds);
7059         return sds.busiest;
7060
7061 out_balanced:
7062         env->imbalance = 0;
7063         return NULL;
7064 }
7065
7066 /*
7067  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7068  */
7069 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7070                                      struct sched_group *group)
7071 {
7072         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7073         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7074         int i;
7075
7076         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7077                 unsigned long capacity, wl;
7078                 enum fbq_type rt;
7079
7080                 rq = cpu_rq(i);
7081                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7082
7083                 /*
7084                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7085                  *  - regular: there are !numa tasks
7086                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7087                  *  - all:     there is no distinction
7088                  *
7089                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7090                  * ignore those when there's better options.
7091                  *
7092                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7093                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7094                  * queue by moving tasks around inside the node.
7095                  *
7096                  * If we cannot move enough load due to this classification
7097                  * the next pass will adjust the group classification and
7098                  * allow migration of more tasks.
7099                  *
7100                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7101                  */
7102                 if (rt > env->fbq_type)
7103                         continue;
7104
7105                 capacity = capacity_of(i);
7106
7107                 wl = weighted_cpuload(i);
7108
7109                 /*
7110                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7111                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7112                  */
7113
7114                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7115                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7116                         continue;
7117
7118                 /*
7119                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7120                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7121                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7122                  * potentially running at a lower capacity.
7123                  *
7124                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7125                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7126                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7127                  * our previous maximum.
7128                  */
7129                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7130                         busiest_load = wl;
7131                         busiest_capacity = capacity;
7132                         busiest = rq;
7133                 }
7134         }
7135
7136         return busiest;
7137 }
7138
7139 /*
7140  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7141  * so long as it is large enough.
7142  */
7143 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7144
7145 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7146 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7147
7148 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7149 {
7150         struct sched_domain *sd = env->sd;
7151
7152         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7153
7154                 /*
7155                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7156                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7157                  * lowest numbered CPUs.
7158                  */
7159                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7160                         return 1;
7161         }
7162
7163         /*
7164          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7165          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7166          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7167          * available on dst_cpu.
7168          */
7169         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7170             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7171                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7172                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7173                         return 1;
7174         }
7175
7176         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7177                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7178                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7179                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7180                         return 1;
7181         }
7182
7183         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7184 }
7185
7186 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7187
7188 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7189 {
7190         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7191         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7192         int cpu, balance_cpu = -1;
7193
7194         /*
7195          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7196          * to do the newly idle load balance.
7197          */
7198         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7199                 return 1;
7200
7201         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7202         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7203         /* Try to find first idle cpu */
7204         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7205                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7206                         continue;
7207
7208                 balance_cpu = cpu;
7209                 break;
7210         }
7211
7212         if (balance_cpu == -1)
7213                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7214
7215         /*
7216          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7217          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7218          */
7219         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7220 }
7221
7222 /*
7223  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7224  * tasks if there is an imbalance.
7225  */
7226 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7227                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7228                         int *continue_balancing)
7229 {
7230         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7231         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7232         struct sched_group *group;
7233         struct rq *busiest;
7234         unsigned long flags;
7235         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7236
7237         struct lb_env env = {
7238                 .sd             = sd,
7239                 .dst_cpu        = this_cpu,
7240                 .dst_rq         = this_rq,
7241                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7242                 .idle           = idle,
7243                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7244                 .cpus           = cpus,
7245                 .fbq_type       = all,
7246                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7247         };
7248
7249         /*
7250          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7251          * other cpus in our group
7252          */
7253         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7254                 env.dst_grpmask = NULL;
7255
7256         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7257
7258         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7259
7260 redo:
7261         if (!should_we_balance(&env)) {
7262                 *continue_balancing = 0;
7263                 goto out_balanced;
7264         }
7265
7266         group = find_busiest_group(&env);
7267         if (!group) {
7268                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7269                 goto out_balanced;
7270         }
7271
7272         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7273         if (!busiest) {
7274                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7275                 goto out_balanced;
7276         }
7277
7278         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7279
7280         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7281
7282         env.src_cpu = busiest->cpu;
7283         env.src_rq = busiest;
7284
7285         ld_moved = 0;
7286         if (busiest->nr_running > 1) {
7287                 /*
7288                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7289                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7290                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7291                  * correctly treated as an imbalance.
7292                  */
7293                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7294                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7295
7296 more_balance:
7297                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7298
7299                 /*
7300                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7301                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7302                  */
7303                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7304
7305                 /*
7306                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7307                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7308                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7309                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7310                  * See task_rq_lock() family for the details.
7311                  */
7312
7313                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7314
7315                 if (cur_ld_moved) {
7316                         attach_tasks(&env);
7317                         ld_moved += cur_ld_moved;
7318                 }
7319
7320                 local_irq_restore(flags);
7321
7322                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7323                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7324                         goto more_balance;
7325                 }
7326
7327                 /*
7328                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7329                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7330                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7331                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7332                  * sched_group.
7333                  *
7334                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7335                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7336                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7337                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7338                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7339                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7340                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7341                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7342                  * This however should not happen so much in practice and
7343                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7344                  * excess load moved.
7345                  */
7346                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7347
7348                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7349                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7350
7351                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7352                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7353                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7354                         env.loop         = 0;
7355                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7356
7357                         /*
7358                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7359                          * need to continue with same src_cpu.
7360                          */
7361                         goto more_balance;
7362                 }
7363
7364                 /*
7365                  * We failed to reach balance because of affinity.
7366                  */
7367                 if (sd_parent) {
7368                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7369
7370                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7371                                 *group_imbalance = 1;
7372                 }
7373
7374                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7375                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7376                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7377                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7378                                 env.loop = 0;
7379                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7380                                 goto redo;
7381                         }
7382                         goto out_all_pinned;
7383                 }
7384         }
7385
7386         if (!ld_moved) {
7387                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7388                 /*
7389                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7390                  * We do not want newidle balance, which can be very
7391                  * frequent, pollute the failure counter causing
7392                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7393                  */
7394                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7395                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7396                                 sd->nr_balance_failed++;
7397
7398                 if (need_active_balance(&env)) {
7399                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7400
7401                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7402                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7403                          * moved to this_cpu
7404                          */
7405                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7406                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7407                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7408                                                             flags);
7409                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7410                                 goto out_one_pinned;
7411                         }
7412
7413                         /*
7414                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7415                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7416                          * only after active load balance is finished.
7417                          */
7418                         if (!busiest->active_balance) {
7419                                 busiest->active_balance = 1;
7420                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7421                                 active_balance = 1;
7422                         }
7423                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7424
7425                         if (active_balance) {
7426                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7427                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7428                                         &busiest->active_balance_work);
7429                         }
7430
7431                         /*
7432                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7433                          * counter.
7434                          */
7435                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7436                 }
7437         } else
7438                 sd->nr_balance_failed = 0;
7439
7440         if (likely(!active_balance)) {
7441                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7442                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7443         } else {
7444                 /*
7445                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7446                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7447                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7448                  * detach_tasks).
7449                  */
7450                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7451                         sd->balance_interval *= 2;
7452         }
7453
7454         goto out;
7455
7456 out_balanced:
7457         /*
7458          * We reach balance although we may have faced some affinity
7459          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7460          */
7461         if (sd_parent) {
7462                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7463
7464                 if (*group_imbalance)
7465                         *group_imbalance = 0;
7466         }
7467
7468 out_all_pinned:
7469         /*
7470          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7471          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7472          * can try to migrate them.
7473          */
7474         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7475
7476         sd->nr_balance_failed = 0;
7477
7478 out_one_pinned:
7479         /* tune up the balancing interval */
7480         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7481                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7482                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7483                 sd->balance_interval *= 2;
7484
7485         ld_moved = 0;
7486 out:
7487         return ld_moved;
7488 }
7489
7490 static inline unsigned long
7491 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7492 {
7493         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7494
7495         if (cpu_busy)
7496                 interval *= sd->busy_factor;
7497
7498         /* scale ms to jiffies */
7499         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7500         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7501
7502         return interval;
7503 }
7504
7505 static inline void
7506 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7507 {
7508         unsigned long interval, next;
7509
7510         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7511         next = sd->last_balance + interval;
7512
7513         if (time_after(*next_balance, next))
7514                 *next_balance = next;
7515 }
7516
7517 /*
7518  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7519  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7520  */
7521 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7522 {
7523         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7524         int this_cpu = this_rq->cpu;
7525         struct sched_domain *sd;
7526         int pulled_task = 0;
7527         u64 curr_cost = 0;
7528
7529         idle_enter_fair(this_rq);
7530
7531         /*
7532          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7533          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7534          */
7535         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7536
7537         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7538             !this_rq->rd->overload) {
7539                 rcu_read_lock();
7540                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7541                 if (sd)
7542                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7543                 rcu_read_unlock();
7544
7545                 goto out;
7546         }
7547
7548         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7549
7550         update_blocked_averages(this_cpu);
7551         rcu_read_lock();
7552         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7553                 int continue_balancing = 1;
7554                 u64 t0, domain_cost;
7555
7556                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7557                         continue;
7558
7559                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7560                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7561                         break;
7562                 }
7563
7564                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7565                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7566
7567                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7568                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7569                                                    &continue_balancing);
7570
7571                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7572                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7573                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7574
7575                         curr_cost += domain_cost;
7576                 }
7577
7578                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7579
7580                 /*
7581                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7582                  * now runnable tasks on this rq.
7583                  */
7584                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7585                         break;
7586         }
7587         rcu_read_unlock();
7588
7589         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7590
7591         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7592                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7593
7594         /*
7595          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7596          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7597          * pretend we pulled a task.
7598          */
7599         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7600                 pulled_task = 1;
7601
7602 out:
7603         /* Move the next balance forward */
7604         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7605                 this_rq->next_balance = next_balance;
7606
7607         /* Is there a task of a high priority class? */
7608         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7609                 pulled_task = -1;
7610
7611         if (pulled_task) {
7612                 idle_exit_fair(this_rq);
7613                 this_rq->idle_stamp = 0;
7614         }
7615
7616         return pulled_task;
7617 }
7618
7619 /*
7620  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7621  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7622  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7623  * avoids physical / logical imbalances.
7624  */
7625 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7626 {
7627         struct rq *busiest_rq = data;
7628         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7629         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7630         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7631         struct sched_domain *sd;
7632         struct task_struct *p = NULL;
7633
7634         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7635
7636         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7637         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7638                      !busiest_rq->active_balance))
7639                 goto out_unlock;
7640
7641         /* Is there any task to move? */
7642         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7643                 goto out_unlock;
7644
7645         /*
7646          * This condition is "impossible", if it occurs
7647          * we need to fix it. Originally reported by
7648          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7649          */
7650         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7651
7652         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7653         rcu_read_lock();
7654         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7655                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7656                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7657                                 break;
7658         }
7659
7660         if (likely(sd)) {
7661                 struct lb_env env = {
7662                         .sd             = sd,
7663                         .dst_cpu        = target_cpu,
7664                         .dst_rq         = target_rq,
7665                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7666                         .src_rq         = busiest_rq,
7667                         .idle           = CPU_IDLE,
7668                 };
7669
7670                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7671
7672                 p = detach_one_task(&env);
7673                 if (p)
7674                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7675                 else
7676                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7677         }
7678         rcu_read_unlock();
7679 out_unlock:
7680         busiest_rq->active_balance = 0;
7681         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7682
7683         if (p)
7684                 attach_one_task(target_rq, p);
7685
7686         local_irq_enable();
7687
7688         return 0;
7689 }
7690
7691 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7692 {
7693         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7694 }
7695
7696 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7697 /*
7698  * idle load balancing details
7699  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7700  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7701  *   load balancing for all the idle CPUs.
7702  */
7703 static struct {
7704         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7705         atomic_t nr_cpus;
7706         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7707 } nohz ____cacheline_aligned;
7708
7709 static inline int find_new_ilb(void)
7710 {
7711         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7712
7713         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7714                 return ilb;
7715
7716         return nr_cpu_ids;
7717 }
7718
7719 /*
7720  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7721  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7722  * CPU (if there is one).
7723  */
7724 static void nohz_balancer_kick(void)
7725 {
7726         int ilb_cpu;
7727
7728         nohz.next_balance++;
7729
7730         ilb_cpu = find_new_ilb();
7731
7732         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7733                 return;
7734
7735         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7736                 return;
7737         /*
7738          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7739          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7740          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7741          * will be run before returning from the IPI.
7742          */
7743         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7744         return;
7745 }
7746
7747 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7748 {
7749         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7750                 /*
7751                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7752                  */
7753                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7754                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7755                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7756                 }
7757                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7758         }
7759 }
7760
7761 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7762 {
7763         struct sched_domain *sd;
7764         int cpu = smp_processor_id();
7765
7766         rcu_read_lock();
7767         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7768
7769         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7770                 goto unlock;
7771         sd->nohz_idle = 0;
7772
7773         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7774 unlock:
7775         rcu_read_unlock();
7776 }
7777
7778 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7779 {
7780         struct sched_domain *sd;
7781         int cpu = smp_processor_id();
7782
7783         rcu_read_lock();
7784         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7785
7786         if (!sd || sd->nohz_idle)
7787                 goto unlock;
7788         sd->nohz_idle = 1;
7789
7790         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7791 unlock:
7792         rcu_read_unlock();
7793 }
7794
7795 /*
7796  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7797  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7798  */
7799 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7800 {
7801         /*
7802          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7803          */
7804         if (!cpu_active(cpu))
7805                 return;
7806
7807         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7808                 return;
7809
7810         /*
7811          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7812          */
7813         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7814                 return;
7815
7816         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7817         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7818         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7819 }
7820
7821 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7822                                         unsigned long action, void *hcpu)
7823 {
7824         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7825         case CPU_DYING:
7826                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7827                 return NOTIFY_OK;
7828         default:
7829                 return NOTIFY_DONE;
7830         }
7831 }
7832 #endif
7833
7834 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7835
7836 /*
7837  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7838  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7839  */
7840 void update_max_interval(void)
7841 {
7842         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7843 }
7844
7845 /*
7846  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7847  * and initiates a balancing operation if so.
7848  *
7849  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7850  */
7851 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7852 {
7853         int continue_balancing = 1;
7854         int cpu = rq->cpu;
7855         unsigned long interval;
7856         struct sched_domain *sd;
7857         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7858         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7859         int update_next_balance = 0;
7860         int need_serialize, need_decay = 0;
7861         u64 max_cost = 0;
7862
7863         update_blocked_averages(cpu);
7864
7865         rcu_read_lock();
7866         for_each_domain(cpu, sd) {
7867                 /*
7868                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7869                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7870                  */
7871                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7872                         sd->max_newidle_lb_cost =
7873                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7874                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7875                         need_decay = 1;
7876                 }
7877                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7878
7879                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7880                         continue;
7881
7882                 /*
7883                  * Stop the load balance at this level. There is another
7884                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7885                  * actively.
7886                  */
7887                 if (!continue_balancing) {
7888                         if (need_decay)
7889                                 continue;
7890                         break;
7891                 }
7892
7893                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7894
7895                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7896                 if (need_serialize) {
7897                         if (!spin_trylock(&balancing))
7898                                 goto out;
7899                 }
7900
7901                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7902                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7903                                 /*
7904                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7905                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7906                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7907                                  */
7908                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7909                         }
7910                         sd->last_balance = jiffies;
7911                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7912                 }
7913                 if (need_serialize)
7914                         spin_unlock(&balancing);
7915 out:
7916                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7917                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7918                         update_next_balance = 1;
7919                 }
7920         }
7921         if (need_decay) {
7922                 /*
7923                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7924                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7925                  */
7926                 rq->max_idle_balance_cost =
7927                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7928         }
7929         rcu_read_unlock();
7930
7931         /*
7932          * next_balance will be updated only when there is a need.
7933          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7934          * updated.
7935          */
7936         if (likely(update_next_balance)) {
7937                 rq->next_balance = next_balance;
7938
7939 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7940                 /*
7941                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
7942                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
7943                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
7944                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
7945                  * balance for itself and we need to update the
7946                  * nohz.next_balance accordingly.
7947                  */
7948                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
7949                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
7950 #endif
7951         }
7952 }
7953
7954 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7955 /*
7956  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7957  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7958  */
7959 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7960 {
7961         int this_cpu = this_rq->cpu;
7962         struct rq *rq;
7963         int balance_cpu;
7964         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7965         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7966         int update_next_balance = 0;
7967
7968         if (idle != CPU_IDLE ||
7969             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7970                 goto end;
7971
7972         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7973                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7974                         continue;
7975
7976                 /*
7977                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7978                  * work being done for other cpus. Next load
7979                  * balancing owner will pick it up.
7980                  */
7981                 if (need_resched())
7982                         break;
7983
7984                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7985
7986                 /*
7987                  * If time for next balance is due,
7988                  * do the balance.
7989                  */
7990                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7991                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7992                         update_rq_clock(rq);
7993                         update_idle_cpu_load(rq);
7994                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7995                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7996                 }
7997
7998                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
7999                         next_balance = rq->next_balance;
8000                         update_next_balance = 1;
8001                 }
8002         }
8003
8004         /*
8005          * next_balance will be updated only when there is a need.
8006          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8007          * updated.
8008          */
8009         if (likely(update_next_balance))
8010                 nohz.next_balance = next_balance;
8011 end:
8012         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8013 }
8014
8015 /*
8016  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8017  * of an idle cpu in the system.
8018  *   - This rq has more than one task.
8019  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8020  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8021  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8022  *     multiple busy cpu.
8023  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8024  *     domain span are idle.
8025  */
8026 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8027 {
8028         unsigned long now = jiffies;
8029         struct sched_domain *sd;
8030         struct sched_group_capacity *sgc;
8031         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8032         bool kick = false;
8033
8034         if (unlikely(rq->idle_balance))
8035                 return false;
8036
8037        /*
8038         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8039         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8040         */
8041         set_cpu_sd_state_busy();
8042         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8043
8044         /*
8045          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8046          * balancing.
8047          */
8048         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8049                 return false;
8050
8051         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8052                 return false;
8053
8054         if (rq->nr_running >= 2)
8055                 return true;
8056
8057         rcu_read_lock();
8058         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8059         if (sd) {
8060                 sgc = sd->groups->sgc;
8061                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8062
8063                 if (nr_busy > 1) {
8064                         kick = true;
8065                         goto unlock;
8066                 }
8067
8068         }
8069
8070         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8071         if (sd) {
8072                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8073                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8074                         kick = true;
8075                         goto unlock;
8076                 }
8077         }
8078
8079         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8080         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8081                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8082                 kick = true;
8083                 goto unlock;
8084         }
8085
8086 unlock:
8087         rcu_read_unlock();
8088         return kick;
8089 }
8090 #else
8091 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8092 #endif
8093
8094 /*
8095  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8096  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8097  */
8098 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8099 {
8100         struct rq *this_rq = this_rq();
8101         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8102                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8103
8104         /*
8105          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8106          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8107          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8108          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8109          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8110          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8111          */
8112         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8113         rebalance_domains(this_rq, idle);
8114 }
8115
8116 /*
8117  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8118  */
8119 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8120 {
8121         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8122         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8123                 return;
8124
8125         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8126                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8127 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8128         if (nohz_kick_needed(rq))
8129                 nohz_balancer_kick();
8130 #endif
8131 }
8132
8133 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8134 {
8135         update_sysctl();
8136
8137         update_runtime_enabled(rq);
8138 }
8139
8140 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8141 {
8142         update_sysctl();
8143
8144         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8145         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8146 }
8147
8148 #endif /* CONFIG_SMP */
8149
8150 /*
8151  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8152  */
8153 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8154 {
8155         struct cfs_rq *cfs_rq;
8156         struct sched_entity *se = &curr->se;
8157
8158         for_each_sched_entity(se) {
8159                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8160                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8161         }
8162
8163         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8164                 task_tick_numa(rq, curr);
8165 }
8166
8167 /*
8168  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8169  *  - child not yet on the tasklist
8170  *  - preemption disabled
8171  */
8172 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8173 {
8174         struct cfs_rq *cfs_rq;
8175         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8176         int this_cpu = smp_processor_id();
8177         struct rq *rq = this_rq();
8178         unsigned long flags;
8179
8180         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8181
8182         update_rq_clock(rq);
8183
8184         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8185         curr = cfs_rq->curr;
8186
8187         /*
8188          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8189          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8190          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8191          * of child point to valid ones.
8192          */
8193         rcu_read_lock();
8194         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8195         rcu_read_unlock();
8196
8197         update_curr(cfs_rq);
8198
8199         if (curr)
8200                 se->vruntime = curr->vruntime;
8201         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8202
8203         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8204                 /*
8205                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8206                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8207                  */
8208                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8209                 resched_curr(rq);
8210         }
8211
8212         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8213
8214         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8215 }
8216
8217 /*
8218  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8219  * the current task.
8220  */
8221 static void
8222 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8223 {
8224         if (!task_on_rq_queued(p))
8225                 return;
8226
8227         /*
8228          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8229          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8230          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8231          */
8232         if (rq->curr == p) {
8233                 if (p->prio > oldprio)
8234                         resched_curr(rq);
8235         } else
8236                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8237 }
8238
8239 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8240 {
8241         struct sched_entity *se = &p->se;
8242
8243         /*
8244          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8245          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8246          * vruntime.
8247          */
8248         if (p->on_rq)
8249                 return true;
8250
8251         /*
8252          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8253          * But there are some cases where it has already been normalized:
8254          *
8255          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8256          *   wake_up_new_task().
8257          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8258          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8259          */
8260         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8261                 return true;
8262
8263         return false;
8264 }
8265
8266 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8267 {
8268         struct sched_entity *se = &p->se;
8269         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8270
8271         if (!vruntime_normalized(p)) {
8272                 /*
8273                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8274                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8275                  */
8276                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8277                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8278         }
8279
8280         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8281         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8282 }
8283
8284 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8285 {
8286         struct sched_entity *se = &p->se;
8287         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8288
8289 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8290         /*
8291          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8292          * class maintain depth value), reset depth properly.
8293          */
8294         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8295 #endif
8296
8297         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8298         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8299
8300         if (!vruntime_normalized(p))
8301                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8302 }
8303
8304 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8305 {
8306         detach_task_cfs_rq(p);
8307 }
8308
8309 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8310 {
8311         attach_task_cfs_rq(p);
8312
8313         if (task_on_rq_queued(p)) {
8314                 /*
8315                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8316                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8317                  * if we can still preempt the current task.
8318                  */
8319                 if (rq->curr == p)
8320                         resched_curr(rq);
8321                 else
8322                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8323         }
8324 }
8325
8326 /* Account for a task changing its policy or group.
8327  *
8328  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8329  * migrates between groups/classes.
8330  */
8331 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8332 {
8333         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8334
8335         for_each_sched_entity(se) {
8336                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8337
8338                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8339                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8340                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8341         }
8342 }
8343
8344 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8345 {
8346         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8347         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8348 #ifndef CONFIG_64BIT
8349         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8350 #endif
8351 #ifdef CONFIG_SMP
8352         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8353         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8354 #endif
8355 }
8356
8357 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8358 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8359 {
8360         detach_task_cfs_rq(p);
8361         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8362
8363 #ifdef CONFIG_SMP
8364         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8365         p->se.avg.last_update_time = 0;
8366 #endif
8367         attach_task_cfs_rq(p);
8368 }
8369
8370 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8371 {
8372         int i;
8373
8374         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8375
8376         for_each_possible_cpu(i) {
8377                 if (tg->cfs_rq)
8378                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8379                 if (tg->se) {
8380                         if (tg->se[i])
8381                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8382                         kfree(tg->se[i]);
8383                 }
8384         }
8385
8386         kfree(tg->cfs_rq);
8387         kfree(tg->se);
8388 }
8389
8390 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8391 {
8392         struct cfs_rq *cfs_rq;
8393         struct sched_entity *se;
8394         int i;
8395
8396         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8397         if (!tg->cfs_rq)
8398                 goto err;
8399         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8400         if (!tg->se)
8401                 goto err;
8402
8403         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8404
8405         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8406
8407         for_each_possible_cpu(i) {
8408                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8409                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8410                 if (!cfs_rq)
8411                         goto err;
8412
8413                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8414                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8415                 if (!se)
8416                         goto err_free_rq;
8417
8418                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8419                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8420                 init_entity_runnable_average(se);
8421         }
8422
8423         return 1;
8424
8425 err_free_rq:
8426         kfree(cfs_rq);
8427 err:
8428         return 0;
8429 }
8430
8431 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8432 {
8433         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8434         unsigned long flags;
8435
8436         /*
8437         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8438         * check on_list without danger of it being re-added.
8439         */
8440         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8441                 return;
8442
8443         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8444         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8445         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8446 }
8447
8448 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8449                         struct sched_entity *se, int cpu,
8450                         struct sched_entity *parent)
8451 {
8452         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8453
8454         cfs_rq->tg = tg;
8455         cfs_rq->rq = rq;
8456         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8457
8458         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8459         tg->se[cpu] = se;
8460
8461         /* se could be NULL for root_task_group */
8462         if (!se)
8463                 return;
8464
8465         if (!parent) {
8466                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8467                 se->depth = 0;
8468         } else {
8469                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8470                 se->depth = parent->depth + 1;
8471         }
8472
8473         se->my_q = cfs_rq;
8474         /* guarantee group entities always have weight */
8475         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8476         se->parent = parent;
8477 }
8478
8479 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8480
8481 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8482 {
8483         int i;
8484         unsigned long flags;
8485
8486         /*
8487          * We can't change the weight of the root cgroup.
8488          */
8489         if (!tg->se[0])
8490                 return -EINVAL;
8491
8492         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8493
8494         mutex_lock(&shares_mutex);
8495         if (tg->shares == shares)
8496                 goto done;
8497
8498         tg->shares = shares;
8499         for_each_possible_cpu(i) {
8500                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8501                 struct sched_entity *se;
8502
8503                 se = tg->se[i];
8504                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8505                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8506
8507                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8508                 update_rq_clock(rq);
8509                 for_each_sched_entity(se)
8510                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8511                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8512         }
8513
8514 done:
8515         mutex_unlock(&shares_mutex);
8516         return 0;
8517 }
8518 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8519
8520 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8521
8522 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8523 {
8524         return 1;
8525 }
8526
8527 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8528
8529 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8530
8531
8532 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8533 {
8534         struct sched_entity *se = &task->se;
8535         unsigned int rr_interval = 0;
8536
8537         /*
8538          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8539          * idle runqueue:
8540          */
8541         if (rq->cfs.load.weight)
8542                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8543
8544         return rr_interval;
8545 }
8546
8547 /*
8548  * All the scheduling class methods:
8549  */
8550 const struct sched_class fair_sched_class = {
8551         .next                   = &idle_sched_class,
8552         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8553         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8554         .yield_task             = yield_task_fair,
8555         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8556
8557         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8558
8559         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8560         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8561
8562 #ifdef CONFIG_SMP
8563         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8564         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8565
8566         .rq_online              = rq_online_fair,
8567         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8568
8569         .task_waking            = task_waking_fair,
8570         .task_dead              = task_dead_fair,
8571         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8572 #endif
8573
8574         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8575         .task_tick              = task_tick_fair,
8576         .task_fork              = task_fork_fair,
8577
8578         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8579         .switched_from          = switched_from_fair,
8580         .switched_to            = switched_to_fair,
8581
8582         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8583
8584         .update_curr            = update_curr_fair,
8585
8586 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8587         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8588 #endif
8589 };
8590
8591 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8592 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8593 {
8594         struct cfs_rq *cfs_rq;
8595
8596         rcu_read_lock();
8597         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8598                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8599         rcu_read_unlock();
8600 }
8601
8602 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8603 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8604 {
8605         int node;
8606         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8607
8608         for_each_online_node(node) {
8609                 if (p->numa_faults) {
8610                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8611                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8612                 }
8613                 if (p->numa_group) {
8614                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8615                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8616                 }
8617                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8618         }
8619 }
8620 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8621 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8622
8623 __init void init_sched_fair_class(void)
8624 {
8625 #ifdef CONFIG_SMP
8626         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8627
8628 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8629         nohz.next_balance = jiffies;
8630         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8631         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8632 #endif
8633 #endif /* SMP */
8634
8635 }