sched/fair: add triggers for OPP change requests
[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 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu);
4148 static int cpu_util(int cpu);
4149
4150 static void update_capacity_of(int cpu)
4151 {
4152         unsigned long req_cap;
4153
4154         if (!sched_freq())
4155                 return;
4156
4157         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4158         req_cap = cpu_util(cpu) * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4159         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4160 }
4161
4162 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4163
4164 /*
4165  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4166  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4167  * then put the task into the rbtree:
4168  */
4169 static void
4170 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4171 {
4172         struct cfs_rq *cfs_rq;
4173         struct sched_entity *se = &p->se;
4174         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
4175
4176         for_each_sched_entity(se) {
4177                 if (se->on_rq)
4178                         break;
4179                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4180                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4181
4182                 /*
4183                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4184                  *
4185                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4186                  * post the final h_nr_running increment below.
4187                 */
4188                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4189                         break;
4190                 cfs_rq->h_nr_running++;
4191
4192                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4193         }
4194
4195         for_each_sched_entity(se) {
4196                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4197                 cfs_rq->h_nr_running++;
4198
4199                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4200                         break;
4201
4202                 update_load_avg(se, 1);
4203                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4204         }
4205
4206         if (!se) {
4207                 add_nr_running(rq, 1);
4208                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4209                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4210                         rq->rd->overutilized = true;
4211
4212                 /*
4213                  * We want to potentially trigger a freq switch
4214                  * request only for tasks that are waking up; this is
4215                  * because we get here also during load balancing, but
4216                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4217                  * request after load balancing is done.
4218                  *
4219                  * XXX: how about fork()? Do we need a special
4220                  *      flag/something to tell if we are here after a
4221                  *      fork() (wakeup_task_new)?
4222                  */
4223                 if (!task_new)
4224                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4225         }
4226         hrtick_update(rq);
4227 }
4228
4229 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4230
4231 /*
4232  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4233  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4234  * update the fair scheduling stats:
4235  */
4236 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4237 {
4238         struct cfs_rq *cfs_rq;
4239         struct sched_entity *se = &p->se;
4240         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4241
4242         for_each_sched_entity(se) {
4243                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4244                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4245
4246                 /*
4247                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4248                  *
4249                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4250                  * post the final h_nr_running decrement below.
4251                 */
4252                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4253                         break;
4254                 cfs_rq->h_nr_running--;
4255
4256                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4257                 if (cfs_rq->load.weight) {
4258                         /*
4259                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4260                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4261                          */
4262                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4263                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4264
4265                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4266                         se = parent_entity(se);
4267                         break;
4268                 }
4269                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4270         }
4271
4272         for_each_sched_entity(se) {
4273                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4274                 cfs_rq->h_nr_running--;
4275
4276                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4277                         break;
4278
4279                 update_load_avg(se, 1);
4280                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4281         }
4282
4283         if (!se) {
4284                 sub_nr_running(rq, 1);
4285
4286                 /*
4287                  * We want to potentially trigger a freq switch
4288                  * request only for tasks that are going to sleep;
4289                  * this is because we get here also during load
4290                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4291                  * trigger as single request after load balancing is
4292                  * done.
4293                  */
4294                 if (task_sleep) {
4295                         if (rq->cfs.nr_running)
4296                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4297                         else if (sched_freq())
4298                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4299                 }
4300         }
4301         hrtick_update(rq);
4302 }
4303
4304 #ifdef CONFIG_SMP
4305
4306 /*
4307  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4308  */
4309
4310 /*
4311  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4312  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4313  *
4314  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4315  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4316  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4317  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4318  *
4319  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4320  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4321  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4322  *
4323  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4324  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4325  * particular idx is approximated to be zero.
4326  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4327  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4328  * based on 128 point scale.
4329  * Example:
4330  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4331  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4332  *
4333  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4334  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4335  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4336  */
4337 #define DEGRADE_SHIFT           7
4338 static const unsigned char
4339                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4340 static const unsigned char
4341                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4342                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4343                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4344                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4345                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4346                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4347
4348 /*
4349  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4350  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4351  * adding any new load.
4352  */
4353 static unsigned long
4354 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4355 {
4356         int j = 0;
4357
4358         if (!missed_updates)
4359                 return load;
4360
4361         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4362                 return 0;
4363
4364         if (idx == 1)
4365                 return load >> missed_updates;
4366
4367         while (missed_updates) {
4368                 if (missed_updates % 2)
4369                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4370
4371                 missed_updates >>= 1;
4372                 j++;
4373         }
4374         return load;
4375 }
4376
4377 /*
4378  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4379  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4380  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4381  */
4382 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4383                               unsigned long pending_updates)
4384 {
4385         int i, scale;
4386
4387         this_rq->nr_load_updates++;
4388
4389         /* Update our load: */
4390         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4391         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4392                 unsigned long old_load, new_load;
4393
4394                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4395
4396                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4397                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4398                 new_load = this_load;
4399                 /*
4400                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4401                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4402                  * example.
4403                  */
4404                 if (new_load > old_load)
4405                         new_load += scale - 1;
4406
4407                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4408         }
4409
4410         sched_avg_update(this_rq);
4411 }
4412
4413 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4414 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4415 {
4416         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4417 }
4418
4419 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4420 /*
4421  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4422  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4423  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4424  *
4425  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4426  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4427  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4428  * (tick_nohz_idle_exit).
4429  *
4430  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4431  */
4432
4433 /*
4434  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4435  * idle balance.
4436  */
4437 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4438 {
4439         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4440         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4441         unsigned long pending_updates;
4442
4443         /*
4444          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4445          */
4446         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4447                 return;
4448
4449         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4450         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4451
4452         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4453 }
4454
4455 /*
4456  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4457  */
4458 void update_cpu_load_nohz(void)
4459 {
4460         struct rq *this_rq = this_rq();
4461         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4462         unsigned long pending_updates;
4463
4464         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4465                 return;
4466
4467         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4468         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4469         if (pending_updates) {
4470                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4471                 /*
4472                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4473                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4474                  */
4475                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4476         }
4477         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4478 }
4479 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4480
4481 /*
4482  * Called from scheduler_tick()
4483  */
4484 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4485 {
4486         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4487         /*
4488          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4489          */
4490         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4491         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4492 }
4493
4494 /*
4495  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4496  * according to the scheduling class and "nice" value.
4497  *
4498  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4499  * balance conservatively.
4500  */
4501 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4502 {
4503         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4504         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4505
4506         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4507                 return total;
4508
4509         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4510 }
4511
4512 /*
4513  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4514  * according to the scheduling class and "nice" value.
4515  */
4516 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4517 {
4518         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4519         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4520
4521         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4522                 return total;
4523
4524         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4525 }
4526
4527 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4528 {
4529         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4530 }
4531
4532 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4533 {
4534         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4535 }
4536
4537 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4538 {
4539         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4540         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4541         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4542
4543         if (nr_running)
4544                 return load_avg / nr_running;
4545
4546         return 0;
4547 }
4548
4549 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4550 {
4551         /*
4552          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4553          * about the boundary, really active task won't care
4554          * about the loss.
4555          */
4556         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4557                 current->wakee_flips >>= 1;
4558                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4559         }
4560
4561         if (current->last_wakee != p) {
4562                 current->last_wakee = p;
4563                 current->wakee_flips++;
4564         }
4565 }
4566
4567 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4568 {
4569         struct sched_entity *se = &p->se;
4570         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4571         u64 min_vruntime;
4572
4573 #ifndef CONFIG_64BIT
4574         u64 min_vruntime_copy;
4575
4576         do {
4577                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4578                 smp_rmb();
4579                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4580         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4581 #else
4582         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4583 #endif
4584
4585         se->vruntime -= min_vruntime;
4586         record_wakee(p);
4587 }
4588
4589 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4590 /*
4591  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4592  *
4593  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4594  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4595  * can calculate the shift in shares.
4596  *
4597  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4598  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4599  * total group weight.
4600  *
4601  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4602  * distribution (s_i) using:
4603  *
4604  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4605  *
4606  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4607  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4608  * shares distribution (s_i):
4609  *
4610  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4611  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4612  *
4613  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4614  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4615  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4616  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4617  *
4618  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4619  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4620  *
4621  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4622  *
4623  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4624  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4625  * weight and shares distributions like:
4626  *
4627  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4628  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4629  *
4630  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4631  *
4632  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4633  *
4634  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4635  *
4636  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4637  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4638  * 4/7) times the weight of the group.
4639  */
4640 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4641 {
4642         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4643
4644         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4645                 return wl;
4646
4647         for_each_sched_entity(se) {
4648                 long w, W;
4649
4650                 tg = se->my_q->tg;
4651
4652                 /*
4653                  * W = @wg + \Sum rw_j
4654                  */
4655                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4656
4657                 /*
4658                  * w = rw_i + @wl
4659                  */
4660                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4661
4662                 /*
4663                  * wl = S * s'_i; see (2)
4664                  */
4665                 if (W > 0 && w < W)
4666                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4667                 else
4668                         wl = tg->shares;
4669
4670                 /*
4671                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4672                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4673                  * calc_cfs_shares().
4674                  */
4675                 if (wl < MIN_SHARES)
4676                         wl = MIN_SHARES;
4677
4678                 /*
4679                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4680                  */
4681                 wl -= se->avg.load_avg;
4682
4683                 /*
4684                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4685                  * the final effective load change on the root group. Since
4686                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4687                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4688                  * resulting from this level per the above.
4689                  */
4690                 wg = 0;
4691         }
4692
4693         return wl;
4694 }
4695 #else
4696
4697 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4698 {
4699         return wl;
4700 }
4701
4702 #endif
4703
4704 /*
4705  * Returns the current capacity of cpu after applying both
4706  * cpu and freq scaling.
4707  */
4708 static unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
4709 {
4710         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
4711                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
4712                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4713 }
4714
4715 /*
4716  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4717  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4718  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
4719  * CFS task (ie cpu_capacity).
4720  *
4721  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
4722  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
4723  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
4724  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
4725  * (arch_scale_freq_capacity()).
4726  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
4727  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
4728  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
4729  *
4730  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
4731  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
4732  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
4733  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
4734  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
4735  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
4736  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
4737  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
4738  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
4739  * migrations (scheduler-driven DVFS).
4740  */
4741 static unsigned long __cpu_util(int cpu, int delta)
4742 {
4743         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
4744         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
4745
4746         delta += util;
4747         if (delta < 0)
4748                 return 0;
4749
4750         return (delta >= capacity) ? capacity : delta;
4751 }
4752
4753 static unsigned long cpu_util(int cpu)
4754 {
4755         return __cpu_util(cpu, 0);
4756 }
4757
4758 static inline bool energy_aware(void)
4759 {
4760         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4761 }
4762
4763 struct energy_env {
4764         struct sched_group      *sg_top;
4765         struct sched_group      *sg_cap;
4766         int                     cap_idx;
4767         int                     util_delta;
4768         int                     src_cpu;
4769         int                     dst_cpu;
4770         int                     energy;
4771 };
4772
4773 /*
4774  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4775  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4776  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4777  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4778  *
4779  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4780  *
4781  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4782  *
4783  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4784  *
4785  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4786  */
4787 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4788 {
4789         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4790
4791         if (util >= capacity)
4792                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4793
4794         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4795 }
4796
4797 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4798 {
4799         if (cpu == eenv->src_cpu)
4800                 return -eenv->util_delta;
4801         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4802                 return eenv->util_delta;
4803         return 0;
4804 }
4805
4806 static
4807 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4808 {
4809         int i, delta;
4810         unsigned long max_util = 0;
4811
4812         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4813                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4814                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4815         }
4816
4817         return max_util;
4818 }
4819
4820 /*
4821  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4822  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4823  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4824  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4825  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4826  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4827  * estimate (more busy).
4828  */
4829 static unsigned
4830 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4831 {
4832         int i, delta;
4833         unsigned long util_sum = 0;
4834         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4835
4836         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4837                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4838                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4839         }
4840
4841         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4842                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4843         return util_sum;
4844 }
4845
4846 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4847         const struct sched_group_energy const *sge)
4848 {
4849         int idx;
4850         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4851
4852         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4853                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4854                         break;
4855         }
4856
4857         eenv->cap_idx = idx;
4858
4859         return idx;
4860 }
4861
4862 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4863 {
4864         int i, state = INT_MAX;
4865
4866         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4867         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4868                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4869
4870         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4871         state++;
4872
4873         return state;
4874 }
4875
4876 /*
4877  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4878  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4879  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4880  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4881  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4882  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4883  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4884  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4885  */
4886 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4887 {
4888         struct sched_domain *sd;
4889         int cpu, total_energy = 0;
4890         struct cpumask visit_cpus;
4891         struct sched_group *sg;
4892
4893         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4894
4895         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4896
4897         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4898                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4899
4900                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4901
4902                 /*
4903                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4904                  * sched_group?
4905                  */
4906                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4907
4908                 if (!sd)
4909                         /*
4910                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4911                          * wrong energy estimation is better than entering an
4912                          * infinite loop.
4913                          */
4914                         return -EINVAL;
4915
4916                 if (sd->parent)
4917                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4918
4919                 for_each_domain(cpu, sd) {
4920                         sg = sd->groups;
4921
4922                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4923                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4924                                 break;
4925
4926                         do {
4927                                 unsigned long group_util;
4928                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4929                                 int cap_idx, idle_idx;
4930
4931                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4932                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4933                                 else
4934                                         eenv->sg_cap = sg;
4935
4936                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4937                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4938                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4939                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4940                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4941                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4942                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4943                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4944
4945                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4946
4947                                 if (!sd->child)
4948                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4949
4950                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4951                                         goto next_cpu;
4952
4953                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4954                 }
4955 next_cpu:
4956                 continue;
4957         }
4958
4959         eenv->energy = total_energy;
4960         return 0;
4961 }
4962
4963 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4964 {
4965         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4966 }
4967
4968 /*
4969  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
4970  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
4971  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
4972  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
4973  * both are specified, the utilization is migrated.
4974  */
4975 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
4976 {
4977         struct sched_domain *sd;
4978         struct sched_group *sg;
4979         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
4980
4981         struct energy_env eenv_before = {
4982                 .util_delta     = 0,
4983                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
4984                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
4985         };
4986
4987         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
4988                 return 0;
4989
4990         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
4991         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
4992
4993         if (!sd)
4994                 return 0; /* Error */
4995
4996         sg = sd->groups;
4997
4998         do {
4999                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5000                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5001
5002                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5003                                 return 0; /* Invalid result abort */
5004                         energy_before += eenv_before.energy;
5005
5006                         if (sched_group_energy(eenv))
5007                                 return 0; /* Invalid result abort */
5008                         energy_after += eenv->energy;
5009                 }
5010         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5011
5012         return energy_after-energy_before;
5013 }
5014
5015 /*
5016  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5017  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5018  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5019  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5020  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5021  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5022  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5023  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5024  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5025  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5026  */
5027 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5028 {
5029         unsigned int master = current->wakee_flips;
5030         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5031         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5032
5033         if (master < slave)
5034                 swap(master, slave);
5035         if (slave < factor || master < slave * factor)
5036                 return 0;
5037         return 1;
5038 }
5039
5040 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5041 {
5042         s64 this_load, load;
5043         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5044         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5045         struct task_group *tg;
5046         unsigned long weight;
5047         int balanced;
5048
5049         idx       = sd->wake_idx;
5050         this_cpu  = smp_processor_id();
5051         prev_cpu  = task_cpu(p);
5052         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5053         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5054
5055         /*
5056          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5057          * effect of the currently running task from the load
5058          * of the current CPU:
5059          */
5060         if (sync) {
5061                 tg = task_group(current);
5062                 weight = current->se.avg.load_avg;
5063
5064                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5065                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5066         }
5067
5068         tg = task_group(p);
5069         weight = p->se.avg.load_avg;
5070
5071         /*
5072          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5073          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5074          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5075          * about that, so that's good too.
5076          *
5077          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5078          * task to be woken on this_cpu.
5079          */
5080         this_eff_load = 100;
5081         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5082
5083         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5084         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5085
5086         if (this_load > 0) {
5087                 this_eff_load *= this_load +
5088                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5089
5090                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5091         }
5092
5093         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5094
5095         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5096
5097         if (!balanced)
5098                 return 0;
5099
5100         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5101         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5102
5103         return 1;
5104 }
5105
5106 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5107 {
5108         return p->se.avg.util_avg;
5109 }
5110
5111 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5112
5113 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5114 {
5115         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5116
5117         util += task_util(p);
5118
5119         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5120 }
5121
5122 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5123 {
5124         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5125         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5126
5127         if (capacity == max_capacity)
5128                 return true;
5129
5130         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5131                 return true;
5132
5133         return __task_fits(p, cpu, 0);
5134 }
5135
5136 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5137 {
5138         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5139 }
5140
5141 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5142 {
5143         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5144 }
5145
5146 /*
5147  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5148  * domain.
5149  */
5150 static struct sched_group *
5151 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5152                   int this_cpu, int sd_flag)
5153 {
5154         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5155         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5156         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5157         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5158         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5159         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5160         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5161
5162         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5163                 load_idx = sd->wake_idx;
5164
5165         do {
5166                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5167                 int local_group;
5168                 int i;
5169
5170                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5171                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5172                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5173                         continue;
5174
5175                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5176                                                sched_group_cpus(group));
5177
5178                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5179                 avg_load = 0;
5180
5181                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5182                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5183                         if (local_group)
5184                                 load = source_load(i, load_idx);
5185                         else
5186                                 load = target_load(i, load_idx);
5187
5188                         avg_load += load;
5189
5190                         /*
5191                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5192                          * that can fit the task.
5193                          */
5194                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5195                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5196                                 fit_group = group;
5197                         }
5198
5199                         /*
5200                          * Look for group which has most spare capacity on a
5201                          * single cpu.
5202                          */
5203                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5204                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5205                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5206                                 spare_group = group;
5207                         }
5208                 }
5209
5210                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5211                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5212
5213                 if (local_group) {
5214                         this_load = avg_load;
5215                 } else if (avg_load < min_load) {
5216                         min_load = avg_load;
5217                         idlest = group;
5218                 }
5219         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5220
5221         if (fit_group)
5222                 return fit_group;
5223
5224         if (spare_group)
5225                 return spare_group;
5226
5227         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5228                 return NULL;
5229         return idlest;
5230 }
5231
5232 /*
5233  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5234  */
5235 static int
5236 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5237 {
5238         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5239         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5240         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5241         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5242         int shallowest_idle_cpu = -1;
5243         int i;
5244
5245         /* Traverse only the allowed CPUs */
5246         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5247                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5248                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5249                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5250                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5251                                 /*
5252                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5253                                  * has the smallest exit latency irrespective
5254                                  * of any idle timestamp.
5255                                  */
5256                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5257                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5258                                 shallowest_idle_cpu = i;
5259                         } else if (idle_cpu(i) &&
5260                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5261                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5262                                 /*
5263                                  * If equal or no active idle state, then
5264                                  * the most recently idled CPU might have
5265                                  * a warmer cache.
5266                                  */
5267                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5268                                 shallowest_idle_cpu = i;
5269                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5270                                 /*
5271                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5272                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5273                                  * fallback.
5274                                  */
5275                                 shallowest_idle_cpu = i;
5276                         }
5277                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5278                         load = weighted_cpuload(i);
5279                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5280                                 min_load = load;
5281                                 least_loaded_cpu = i;
5282                         }
5283                 }
5284         }
5285
5286         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5287 }
5288
5289 /*
5290  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5291  */
5292 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5293 {
5294         struct sched_domain *sd;
5295         struct sched_group *sg;
5296         int i = task_cpu(p);
5297
5298         if (idle_cpu(target))
5299                 return target;
5300
5301         /*
5302          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5303          */
5304         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5305                 return i;
5306
5307         /*
5308          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5309          */
5310         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5311         for_each_lower_domain(sd) {
5312                 sg = sd->groups;
5313                 do {
5314                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5315                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5316                                 goto next;
5317
5318                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5319                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5320                                         goto next;
5321                         }
5322
5323                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5324                                         tsk_cpus_allowed(p));
5325                         goto done;
5326 next:
5327                         sg = sg->next;
5328                 } while (sg != sd->groups);
5329         }
5330 done:
5331         return target;
5332 }
5333
5334 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5335 {
5336         struct sched_domain *sd;
5337         struct sched_group *sg, *sg_target;
5338         int target_max_cap = INT_MAX;
5339         int target_cpu = task_cpu(p);
5340         int i;
5341
5342         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5343
5344         if (!sd)
5345                 return target;
5346
5347         sg = sd->groups;
5348         sg_target = sg;
5349
5350         /*
5351          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5352          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5353          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5354          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5355          * point.
5356          */
5357         do {
5358                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5359                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5360
5361                 /*
5362                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5363                  * Ideally we should query the energy model for the right
5364                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5365                  */
5366                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5367                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5368                         sg_target = sg;
5369                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5370                 }
5371         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5372
5373         /* Find cpu with sufficient capacity */
5374         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5375                 /*
5376                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5377                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5378                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5379                  */
5380                 int new_util = cpu_util(i) + task_util(p);
5381
5382                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5383                         continue;
5384
5385                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5386                         target_cpu = i;
5387                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5388                                 break;
5389                 }
5390
5391                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5392                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5393                         target_cpu = i;
5394         }
5395
5396         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5397                 struct energy_env eenv = {
5398                         .util_delta     = task_util(p),
5399                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5400                         .dst_cpu        = target_cpu,
5401                 };
5402
5403                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5404                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5405                         return target_cpu;
5406
5407                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5408                         return task_cpu(p);
5409         }
5410
5411         return target_cpu;
5412 }
5413
5414 /*
5415  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5416  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5417  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5418  *
5419  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5420  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5421  *
5422  * Returns the target cpu number.
5423  *
5424  * preempt must be disabled.
5425  */
5426 static int
5427 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5428 {
5429         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5430         int cpu = smp_processor_id();
5431         int new_cpu = prev_cpu;
5432         int want_affine = 0;
5433         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5434
5435         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5436                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5437                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5438                               energy_aware();
5439
5440         rcu_read_lock();
5441         for_each_domain(cpu, tmp) {
5442                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5443                         break;
5444
5445                 /*
5446                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5447                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5448                  */
5449                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5450                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5451                         affine_sd = tmp;
5452                         break;
5453                 }
5454
5455                 if (tmp->flags & sd_flag)
5456                         sd = tmp;
5457                 else if (!want_affine)
5458                         break;
5459         }
5460
5461         if (affine_sd) {
5462                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5463                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5464                         new_cpu = cpu;
5465         }
5466
5467         if (!sd) {
5468                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5469                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5470                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5471                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5472
5473         } else while (sd) {
5474                 struct sched_group *group;
5475                 int weight;
5476
5477                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5478                         sd = sd->child;
5479                         continue;
5480                 }
5481
5482                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5483                 if (!group) {
5484                         sd = sd->child;
5485                         continue;
5486                 }
5487
5488                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5489                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5490                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5491                         sd = sd->child;
5492                         continue;
5493                 }
5494
5495                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5496                 cpu = new_cpu;
5497                 weight = sd->span_weight;
5498                 sd = NULL;
5499                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5500                         if (weight <= tmp->span_weight)
5501                                 break;
5502                         if (tmp->flags & sd_flag)
5503                                 sd = tmp;
5504                 }
5505                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5506         }
5507         rcu_read_unlock();
5508
5509         return new_cpu;
5510 }
5511
5512 /*
5513  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5514  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5515  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5516  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5517  */
5518 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5519 {
5520         /*
5521          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5522          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5523          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5524          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5525          * load sounds not bad.
5526          */
5527         remove_entity_load_avg(&p->se);
5528
5529         /* Tell new CPU we are migrated */
5530         p->se.avg.last_update_time = 0;
5531
5532         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5533         p->se.exec_start = 0;
5534 }
5535
5536 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5537 {
5538         remove_entity_load_avg(&p->se);
5539 }
5540 #endif /* CONFIG_SMP */
5541
5542 static unsigned long
5543 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5544 {
5545         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5546
5547         /*
5548          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5549          * to virtual-time in his units.
5550          *
5551          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5552          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5553          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5554          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5555          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5556          *
5557          * This is especially important for buddies when the leftmost
5558          * task is higher priority than the buddy.
5559          */
5560         return calc_delta_fair(gran, se);
5561 }
5562
5563 /*
5564  * Should 'se' preempt 'curr'.
5565  *
5566  *             |s1
5567  *        |s2
5568  *   |s3
5569  *         g
5570  *      |<--->|c
5571  *
5572  *  w(c, s1) = -1
5573  *  w(c, s2) =  0
5574  *  w(c, s3) =  1
5575  *
5576  */
5577 static int
5578 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5579 {
5580         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5581
5582         if (vdiff <= 0)
5583                 return -1;
5584
5585         gran = wakeup_gran(curr, se);
5586         if (vdiff > gran)
5587                 return 1;
5588
5589         return 0;
5590 }
5591
5592 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5593 {
5594         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5595                 return;
5596
5597         for_each_sched_entity(se)
5598                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5599 }
5600
5601 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5602 {
5603         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5604                 return;
5605
5606         for_each_sched_entity(se)
5607                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5608 }
5609
5610 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5611 {
5612         for_each_sched_entity(se)
5613                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5614 }
5615
5616 /*
5617  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5618  */
5619 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5620 {
5621         struct task_struct *curr = rq->curr;
5622         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5623         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5624         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5625         int next_buddy_marked = 0;
5626
5627         if (unlikely(se == pse))
5628                 return;
5629
5630         /*
5631          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5632          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5633          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5634          * next-buddy nomination below.
5635          */
5636         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5637                 return;
5638
5639         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5640                 set_next_buddy(pse);
5641                 next_buddy_marked = 1;
5642         }
5643
5644         /*
5645          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5646          * wake up path.
5647          *
5648          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5649          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5650          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5651          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5652          * below.
5653          */
5654         if (test_tsk_need_resched(curr))
5655                 return;
5656
5657         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5658         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5659             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5660                 goto preempt;
5661
5662         /*
5663          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5664          * is driven by the tick):
5665          */
5666         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5667                 return;
5668
5669         find_matching_se(&se, &pse);
5670         update_curr(cfs_rq_of(se));
5671         BUG_ON(!pse);
5672         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5673                 /*
5674                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5675                  * triggering this preemption.
5676                  */
5677                 if (!next_buddy_marked)
5678                         set_next_buddy(pse);
5679                 goto preempt;
5680         }
5681
5682         return;
5683
5684 preempt:
5685         resched_curr(rq);
5686         /*
5687          * Only set the backward buddy when the current task is still
5688          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5689          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5690          * point, either of which can * drop the rq lock.
5691          *
5692          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5693          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5694          */
5695         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5696                 return;
5697
5698         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5699                 set_last_buddy(se);
5700 }
5701
5702 static struct task_struct *
5703 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5704 {
5705         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5706         struct sched_entity *se;
5707         struct task_struct *p;
5708         int new_tasks;
5709
5710 again:
5711 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5712         if (!cfs_rq->nr_running)
5713                 goto idle;
5714
5715         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5716                 goto simple;
5717
5718         /*
5719          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5720          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5721          *
5722          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5723          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5724          */
5725
5726         do {
5727                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5728
5729                 /*
5730                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5731                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5732                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5733                  * forget we've ever seen it.
5734                  */
5735                 if (curr) {
5736                         if (curr->on_rq)
5737                                 update_curr(cfs_rq);
5738                         else
5739                                 curr = NULL;
5740
5741                         /*
5742                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5743                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5744                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5745                          * be correct.
5746                          */
5747                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5748                                 goto simple;
5749                 }
5750
5751                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5752                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5753         } while (cfs_rq);
5754
5755         p = task_of(se);
5756
5757         /*
5758          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5759          * is a different task than we started out with, try and touch the
5760          * least amount of cfs_rqs.
5761          */
5762         if (prev != p) {
5763                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5764
5765                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5766                         int se_depth = se->depth;
5767                         int pse_depth = pse->depth;
5768
5769                         if (se_depth <= pse_depth) {
5770                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5771                                 pse = parent_entity(pse);
5772                         }
5773                         if (se_depth >= pse_depth) {
5774                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5775                                 se = parent_entity(se);
5776                         }
5777                 }
5778
5779                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5780                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5781         }
5782
5783         if (hrtick_enabled(rq))
5784                 hrtick_start_fair(rq, p);
5785
5786         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5787
5788         return p;
5789 simple:
5790         cfs_rq = &rq->cfs;
5791 #endif
5792
5793         if (!cfs_rq->nr_running)
5794                 goto idle;
5795
5796         put_prev_task(rq, prev);
5797
5798         do {
5799                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5800                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5801                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5802         } while (cfs_rq);
5803
5804         p = task_of(se);
5805
5806         if (hrtick_enabled(rq))
5807                 hrtick_start_fair(rq, p);
5808
5809         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5810
5811         return p;
5812
5813 idle:
5814         rq->misfit_task = 0;
5815         /*
5816          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5817          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5818          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5819          * re-start the picking loop.
5820          */
5821         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5822         new_tasks = idle_balance(rq);
5823         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5824         /*
5825          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5826          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5827          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5828          */
5829         if (new_tasks < 0)
5830                 return RETRY_TASK;
5831
5832         if (new_tasks > 0)
5833                 goto again;
5834
5835         return NULL;
5836 }
5837
5838 /*
5839  * Account for a descheduled task:
5840  */
5841 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5842 {
5843         struct sched_entity *se = &prev->se;
5844         struct cfs_rq *cfs_rq;
5845
5846         for_each_sched_entity(se) {
5847                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5848                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5849         }
5850 }
5851
5852 /*
5853  * sched_yield() is very simple
5854  *
5855  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5856  */
5857 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5858 {
5859         struct task_struct *curr = rq->curr;
5860         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5861         struct sched_entity *se = &curr->se;
5862
5863         /*
5864          * Are we the only task in the tree?
5865          */
5866         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5867                 return;
5868
5869         clear_buddies(cfs_rq, se);
5870
5871         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5872                 update_rq_clock(rq);
5873                 /*
5874                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5875                  */
5876                 update_curr(cfs_rq);
5877                 /*
5878                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5879                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5880                  * and double the fastpath cost.
5881                  */
5882                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5883         }
5884
5885         set_skip_buddy(se);
5886 }
5887
5888 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5889 {
5890         struct sched_entity *se = &p->se;
5891
5892         /* throttled hierarchies are not runnable */
5893         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5894                 return false;
5895
5896         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5897         set_next_buddy(se);
5898
5899         yield_task_fair(rq);
5900
5901         return true;
5902 }
5903
5904 #ifdef CONFIG_SMP
5905 /**************************************************
5906  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5907  *
5908  * BASICS
5909  *
5910  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5911  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5912  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5913  *
5914  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5915  *
5916  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5917  * W_i,0 is defined as:
5918  *
5919  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5920  *
5921  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5922  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5923  *
5924  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5925  * weight:
5926  *
5927  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5928  *
5929  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5930  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5931  * can also include other factors [XXX].
5932  *
5933  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5934  * directly from (1):
5935  *
5936  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5937  *
5938  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5939  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5940  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5941  *
5942  * [XXX expand on:
5943  *     - infeasible weights;
5944  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5945  *
5946  *
5947  * SCHED DOMAINS
5948  *
5949  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5950  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5951  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5952  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5953  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5954  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5955  * the groups.
5956  *
5957  * This yields:
5958  *
5959  *     log_2 n     1     n
5960  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5961  *     i = 0      2^i   2^i
5962  *                               `- size of each group
5963  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5964  *         |         `- freq
5965  *         `- sum over all levels
5966  *
5967  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5968  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5969  *
5970  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5971  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5972  *
5973  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5974  *
5975  *             log_2 n     
5976  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5977  *             k = 0
5978  *
5979  * And you'll find that:
5980  *
5981  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5982  *
5983  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5984  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5985  * of:
5986  *
5987  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5988  *
5989  *
5990  * WORK CONSERVING
5991  *
5992  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5993  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5994  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5995  *
5996  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5997  * time.
5998  *
5999  * [XXX more?]
6000  *
6001  *
6002  * CGROUPS
6003  *
6004  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6005  *
6006  *                                s_k,i
6007  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6008  *                                 S_k
6009  *
6010  * Where
6011  *
6012  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6013  *
6014  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6015  *
6016  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6017  * property.
6018  *
6019  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6020  *      rewrite all of this once again.]
6021  */ 
6022
6023 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6024
6025 enum fbq_type { regular, remote, all };
6026
6027 enum group_type {
6028         group_other = 0,
6029         group_misfit_task,
6030         group_imbalanced,
6031         group_overloaded,
6032 };
6033
6034 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6035 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6036 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6037 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6038
6039 struct lb_env {
6040         struct sched_domain     *sd;
6041
6042         struct rq               *src_rq;
6043         int                     src_cpu;
6044
6045         int                     dst_cpu;
6046         struct rq               *dst_rq;
6047
6048         struct cpumask          *dst_grpmask;
6049         int                     new_dst_cpu;
6050         enum cpu_idle_type      idle;
6051         long                    imbalance;
6052         unsigned int            src_grp_nr_running;
6053         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6054         struct cpumask          *cpus;
6055
6056         unsigned int            flags;
6057
6058         unsigned int            loop;
6059         unsigned int            loop_break;
6060         unsigned int            loop_max;
6061
6062         enum fbq_type           fbq_type;
6063         enum group_type         busiest_group_type;
6064         struct list_head        tasks;
6065 };
6066
6067 /*
6068  * Is this task likely cache-hot:
6069  */
6070 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6071 {
6072         s64 delta;
6073
6074         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6075
6076         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6077                 return 0;
6078
6079         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6080                 return 0;
6081
6082         /*
6083          * Buddy candidates are cache hot:
6084          */
6085         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6086                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6087                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6088                 return 1;
6089
6090         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6091                 return 1;
6092         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6093                 return 0;
6094
6095         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6096
6097         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6098 }
6099
6100 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6101 /*
6102  * Returns 1, if task migration degrades locality
6103  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6104  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6105  */
6106 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6107 {
6108         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6109         unsigned long src_faults, dst_faults;
6110         int src_nid, dst_nid;
6111
6112         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6113                 return -1;
6114
6115         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6116                 return -1;
6117
6118         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6119         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6120
6121         if (src_nid == dst_nid)
6122                 return -1;
6123
6124         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6125         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6126                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6127                         return 1;
6128                 else
6129                         return -1;
6130         }
6131
6132         /* Encourage migration to the preferred node. */
6133         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6134                 return 0;
6135
6136         if (numa_group) {
6137                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6138                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6139         } else {
6140                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6141                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6142         }
6143
6144         return dst_faults < src_faults;
6145 }
6146
6147 #else
6148 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6149                                              struct lb_env *env)
6150 {
6151         return -1;
6152 }
6153 #endif
6154
6155 /*
6156  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6157  */
6158 static
6159 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6160 {
6161         int tsk_cache_hot;
6162
6163         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6164
6165         /*
6166          * We do not migrate tasks that are:
6167          * 1) throttled_lb_pair, or
6168          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6169          * 3) running (obviously), or
6170          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6171          */
6172         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6173                 return 0;
6174
6175         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6176                 int cpu;
6177
6178                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6179
6180                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6181
6182                 /*
6183                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6184                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6185                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6186                  *
6187                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6188                  * one in current iteration.
6189                  */
6190                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6191                         return 0;
6192
6193                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6194                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6195                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6196                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6197                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6198                                 break;
6199                         }
6200                 }
6201
6202                 return 0;
6203         }
6204
6205         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6206         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6207
6208         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6209                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6210                 return 0;
6211         }
6212
6213         /*
6214          * Aggressive migration if:
6215          * 1) destination numa is preferred
6216          * 2) task is cache cold, or
6217          * 3) too many balance attempts have failed.
6218          */
6219         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6220         if (tsk_cache_hot == -1)
6221                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6222
6223         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6224             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6225                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6226                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6227                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6228                 }
6229                 return 1;
6230         }
6231
6232         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6233         return 0;
6234 }
6235
6236 /*
6237  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6238  */
6239 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6240 {
6241         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6242
6243         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6244         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6245         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6246 }
6247
6248 /*
6249  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6250  * part of active balancing operations within "domain".
6251  *
6252  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6253  */
6254 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6255 {
6256         struct task_struct *p, *n;
6257
6258         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6259
6260         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6261                 if (!can_migrate_task(p, env))
6262                         continue;
6263
6264                 detach_task(p, env);
6265
6266                 /*
6267                  * Right now, this is only the second place where
6268                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6269                  * so we can safely collect stats here rather than
6270                  * inside detach_tasks().
6271                  */
6272                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6273                 return p;
6274         }
6275         return NULL;
6276 }
6277
6278 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6279
6280 /*
6281  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6282  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6283  *
6284  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6285  */
6286 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6287 {
6288         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6289         struct task_struct *p;
6290         unsigned long load;
6291         int detached = 0;
6292
6293         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6294
6295         if (env->imbalance <= 0)
6296                 return 0;
6297
6298         while (!list_empty(tasks)) {
6299                 /*
6300                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6301                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6302                  */
6303                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6304                         break;
6305
6306                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6307
6308                 env->loop++;
6309                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6310                 if (env->loop > env->loop_max)
6311                         break;
6312
6313                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6314                 if (env->loop > env->loop_break) {
6315                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6316                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6317                         break;
6318                 }
6319
6320                 if (!can_migrate_task(p, env))
6321                         goto next;
6322
6323                 load = task_h_load(p);
6324
6325                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6326                         goto next;
6327
6328                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6329                         goto next;
6330
6331                 detach_task(p, env);
6332                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6333
6334                 detached++;
6335                 env->imbalance -= load;
6336
6337 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6338                 /*
6339                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6340                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6341                  * the critical section.
6342                  */
6343                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6344                         break;
6345 #endif
6346
6347                 /*
6348                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6349                  * weighted load.
6350                  */
6351                 if (env->imbalance <= 0)
6352                         break;
6353
6354                 continue;
6355 next:
6356                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6357         }
6358
6359         /*
6360          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6361          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6362          * than inside detach_one_task().
6363          */
6364         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6365
6366         return detached;
6367 }
6368
6369 /*
6370  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6371  */
6372 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6373 {
6374         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6375
6376         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6377         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6378         activate_task(rq, p, 0);
6379         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6380 }
6381
6382 /*
6383  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6384  * its new rq.
6385  */
6386 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6387 {
6388         raw_spin_lock(&rq->lock);
6389         attach_task(rq, p);
6390         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6391 }
6392
6393 /*
6394  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6395  * new rq.
6396  */
6397 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6398 {
6399         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6400         struct task_struct *p;
6401
6402         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6403
6404         while (!list_empty(tasks)) {
6405                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6406                 list_del_init(&p->se.group_node);
6407
6408                 attach_task(env->dst_rq, p);
6409         }
6410
6411         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6412 }
6413
6414 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6415 static void update_blocked_averages(int cpu)
6416 {
6417         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6418         struct cfs_rq *cfs_rq;
6419         unsigned long flags;
6420
6421         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6422         update_rq_clock(rq);
6423
6424         /*
6425          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6426          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6427          */
6428         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6429                 /* throttled entities do not contribute to load */
6430                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6431                         continue;
6432
6433                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6434                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6435         }
6436         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6437 }
6438
6439 /*
6440  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6441  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6442  * group is a fraction of its parents load.
6443  */
6444 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6445 {
6446         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6447         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6448         unsigned long now = jiffies;
6449         unsigned long load;
6450
6451         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6452                 return;
6453
6454         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6455         for_each_sched_entity(se) {
6456                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6457                 cfs_rq->h_load_next = se;
6458                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6459                         break;
6460         }
6461
6462         if (!se) {
6463                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6464                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6465         }
6466
6467         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6468                 load = cfs_rq->h_load;
6469                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6470                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6471                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6472                 cfs_rq->h_load = load;
6473                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6474         }
6475 }
6476
6477 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6478 {
6479         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6480
6481         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6482         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6483                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6484 }
6485 #else
6486 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6487 {
6488         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6489         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6490         unsigned long flags;
6491
6492         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6493         update_rq_clock(rq);
6494         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6495         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6496 }
6497
6498 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6499 {
6500         return p->se.avg.load_avg;
6501 }
6502 #endif
6503
6504 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6505
6506 /*
6507  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6508  */
6509 struct sg_lb_stats {
6510         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6511         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6512         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6513         unsigned long load_per_task;
6514         unsigned long group_capacity;
6515         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6516         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6517         unsigned int idle_cpus;
6518         unsigned int group_weight;
6519         enum group_type group_type;
6520         int group_no_capacity;
6521         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6522 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6523         unsigned int nr_numa_running;
6524         unsigned int nr_preferred_running;
6525 #endif
6526 };
6527
6528 /*
6529  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6530  *               during load balancing.
6531  */
6532 struct sd_lb_stats {
6533         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6534         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6535         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6536         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6537         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6538
6539         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6540         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6541 };
6542
6543 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6544 {
6545         /*
6546          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6547          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6548          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6549          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6550          */
6551         *sds = (struct sd_lb_stats){
6552                 .busiest = NULL,
6553                 .local = NULL,
6554                 .total_load = 0UL,
6555                 .total_capacity = 0UL,
6556                 .busiest_stat = {
6557                         .avg_load = 0UL,
6558                         .sum_nr_running = 0,
6559                         .group_type = group_other,
6560                 },
6561         };
6562 }
6563
6564 /**
6565  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6566  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6567  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6568  *
6569  * Return: The load index.
6570  */
6571 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6572                                         enum cpu_idle_type idle)
6573 {
6574         int load_idx;
6575
6576         switch (idle) {
6577         case CPU_NOT_IDLE:
6578                 load_idx = sd->busy_idx;
6579                 break;
6580
6581         case CPU_NEWLY_IDLE:
6582                 load_idx = sd->newidle_idx;
6583                 break;
6584         default:
6585                 load_idx = sd->idle_idx;
6586                 break;
6587         }
6588
6589         return load_idx;
6590 }
6591
6592 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6593 {
6594         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6595         u64 total, used, age_stamp, avg;
6596         s64 delta;
6597
6598         /*
6599          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6600          * we read them once before doing sanity checks on them.
6601          */
6602         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6603         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6604         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6605
6606         if (unlikely(delta < 0))
6607                 delta = 0;
6608
6609         total = sched_avg_period() + delta;
6610
6611         used = div_u64(avg, total);
6612
6613         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6614                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6615
6616         return 1;
6617 }
6618
6619 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6620 {
6621         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6622         mcc->val = 0;
6623         mcc->cpu = -1;
6624 }
6625
6626 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6627 {
6628         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6629         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6630         struct max_cpu_capacity *mcc;
6631         unsigned long max_capacity;
6632         int max_cap_cpu;
6633         unsigned long flags;
6634
6635         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6636
6637         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6638
6639         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6640         max_capacity = mcc->val;
6641         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6642
6643         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6644             (max_capacity < capacity)) {
6645                 mcc->val = capacity;
6646                 mcc->cpu = cpu;
6647 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6648                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6649                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6650                 goto skip_unlock;
6651 #endif
6652         }
6653         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6654
6655 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6656         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6657         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6658
6659         if (!capacity)
6660                 capacity = 1;
6661
6662         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6663         sdg->sgc->capacity = capacity;
6664         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6665 }
6666
6667 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6668 {
6669         struct sched_domain *child = sd->child;
6670         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6671         unsigned long capacity, max_capacity;
6672         unsigned long interval;
6673
6674         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6675         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6676         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6677
6678         if (!child) {
6679                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6680                 return;
6681         }
6682
6683         capacity = 0;
6684         max_capacity = 0;
6685
6686         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6687                 /*
6688                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6689                  * span the current group.
6690                  */
6691
6692                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6693                         struct sched_group_capacity *sgc;
6694                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6695
6696                         /*
6697                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6698                          * gets here before we've attached the domains to the
6699                          * runqueues.
6700                          *
6701                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6702                          * in update_cpu_capacity().
6703                          *
6704                          * This avoids capacity from being 0 and
6705                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6706                          */
6707                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6708                                 capacity += capacity_of(cpu);
6709                         } else {
6710                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6711                                 capacity += sgc->capacity;
6712                         }
6713
6714                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6715                 }
6716         } else  {
6717                 /*
6718                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6719                  * span the current group.
6720                  */ 
6721
6722                 group = child->groups;
6723                 do {
6724                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6725
6726                         capacity += sgc->capacity;
6727                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6728                         group = group->next;
6729                 } while (group != child->groups);
6730         }
6731
6732         sdg->sgc->capacity = capacity;
6733         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6734 }
6735
6736 /*
6737  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6738  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6739  * Return true is the capacity is reduced
6740  */
6741 static inline int
6742 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6743 {
6744         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6745                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6746 }
6747
6748 /*
6749  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6750  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6751  *
6752  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6753  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6754  * Something like:
6755  *
6756  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6757  *              *     * * *
6758  *
6759  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6760  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6761  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6762  *
6763  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6764  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6765  * moving tasks due to affinity constraints.
6766  *
6767  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6768  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6769  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6770  * to create an effective group imbalance.
6771  *
6772  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6773  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6774  * subtle and fragile situation.
6775  */
6776
6777 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6778 {
6779         return group->sgc->imbalance;
6780 }
6781
6782 /*
6783  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6784  * be used by some tasks.
6785  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6786  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6787  * available capacity for CFS tasks.
6788  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6789  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6790  * capacity in meaningful for the load balancer.
6791  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6792  * any benefit for the load balance.
6793  */
6794 static inline bool
6795 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6796 {
6797         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6798                 return true;
6799
6800         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6801                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6802                 return true;
6803
6804         return false;
6805 }
6806
6807 /*
6808  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6809  *  handle.
6810  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6811  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6812  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6813  *  false.
6814  */
6815 static inline bool
6816 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6817 {
6818         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6819                 return false;
6820
6821         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6822                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6823                 return true;
6824
6825         return false;
6826 }
6827
6828
6829 /*
6830  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
6831  * per-cpu capacity than sched_group ref.
6832  */
6833 static inline bool
6834 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
6835 {
6836         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
6837                                                         ref->sgc->max_capacity;
6838 }
6839
6840 static inline enum
6841 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6842                           struct sg_lb_stats *sgs)
6843 {
6844         if (sgs->group_no_capacity)
6845                 return group_overloaded;
6846
6847         if (sg_imbalanced(group))
6848                 return group_imbalanced;
6849
6850         if (sgs->group_misfit_task)
6851                 return group_misfit_task;
6852
6853         return group_other;
6854 }
6855
6856 /**
6857  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6858  * @env: The load balancing environment.
6859  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6860  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6861  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6862  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6863  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6864  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
6865  */
6866 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6867                         struct sched_group *group, int load_idx,
6868                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6869                         bool *overload, bool *overutilized)
6870 {
6871         unsigned long load;
6872         int i;
6873
6874         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6875
6876         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6877                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6878
6879                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6880                 if (local_group)
6881                         load = target_load(i, load_idx);
6882                 else
6883                         load = source_load(i, load_idx);
6884
6885                 sgs->group_load += load;
6886                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6887                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6888
6889                 if (rq->nr_running > 1)
6890                         *overload = true;
6891
6892 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6893                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6894                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6895 #endif
6896                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6897                 if (idle_cpu(i))
6898                         sgs->idle_cpus++;
6899
6900                 if (cpu_overutilized(i)) {
6901                         *overutilized = true;
6902                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
6903                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
6904                 }
6905         }
6906
6907         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6908         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6909         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6910
6911         if (sgs->sum_nr_running)
6912                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6913
6914         sgs->group_weight = group->group_weight;
6915
6916         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6917         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6918 }
6919
6920 /**
6921  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6922  * @env: The load balancing environment.
6923  * @sds: sched_domain statistics
6924  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6925  * @sgs: sched_group statistics
6926  *
6927  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6928  * busiest group.
6929  *
6930  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6931  * busiest group. %false otherwise.
6932  */
6933 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6934                                    struct sd_lb_stats *sds,
6935                                    struct sched_group *sg,
6936                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6937 {
6938         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6939
6940         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6941                 return true;
6942
6943         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6944                 return false;
6945
6946         /*
6947          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
6948          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
6949          */
6950         if (sgs->group_type == group_other &&
6951             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
6952                 return false;
6953
6954         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6955                 return false;
6956
6957         /*
6958          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
6959          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
6960          */
6961         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
6962             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
6963                 return false;
6964
6965         /* This is the busiest node in its class. */
6966         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6967                 return true;
6968
6969         /*
6970          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6971          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6972          * higher than ourself as busy.
6973          */
6974         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6975                 if (!sds->busiest)
6976                         return true;
6977
6978                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6979                         return true;
6980         }
6981
6982         return false;
6983 }
6984
6985 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6986 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6987 {
6988         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6989                 return regular;
6990         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6991                 return remote;
6992         return all;
6993 }
6994
6995 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6996 {
6997         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6998                 return regular;
6999         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7000                 return remote;
7001         return all;
7002 }
7003 #else
7004 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7005 {
7006         return all;
7007 }
7008
7009 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7010 {
7011         return regular;
7012 }
7013 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7014
7015 /**
7016  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7017  * @env: The load balancing environment.
7018  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7019  */
7020 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7021 {
7022         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7023         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7024         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7025         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7026         bool overload = false, overutilized = false;
7027
7028         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7029                 prefer_sibling = 1;
7030
7031         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7032
7033         do {
7034                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7035                 int local_group;
7036
7037                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7038                 if (local_group) {
7039                         sds->local = sg;
7040                         sgs = &sds->local_stat;
7041
7042                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7043                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7044                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7045                 }
7046
7047                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7048                                                 &overload, &overutilized);
7049
7050                 if (local_group)
7051                         goto next_group;
7052
7053                 /*
7054                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7055                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7056                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7057                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7058                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7059                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7060                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7061                  * the tasks on the system).
7062                  */
7063                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7064                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7065                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7066                         sgs->group_no_capacity = 1;
7067                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7068                 }
7069
7070                 /*
7071                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7072                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7073                  */
7074                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7075                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7076                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7077                         sgs->group_type = group_other;
7078
7079                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7080                         sds->busiest = sg;
7081                         sds->busiest_stat = *sgs;
7082                 }
7083
7084 next_group:
7085                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7086                 sds->total_load += sgs->group_load;
7087                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7088
7089                 sg = sg->next;
7090         } while (sg != env->sd->groups);
7091
7092         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7093                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7094
7095         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7096
7097         if (!env->sd->parent) {
7098                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7099                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7100                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7101
7102                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7103                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7104                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7105         } else {
7106                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7107                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7108         }
7109 }
7110
7111 /**
7112  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7113  *                      sched doman.
7114  *
7115  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7116  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7117  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7118  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7119  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7120  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7121  *
7122  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7123  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7124  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7125  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7126  * number.
7127  *
7128  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7129  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7130  *
7131  * @env: The load balancing environment.
7132  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7133  */
7134 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7135 {
7136         int busiest_cpu;
7137
7138         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7139                 return 0;
7140
7141         if (!sds->busiest)
7142                 return 0;
7143
7144         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7145         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7146                 return 0;
7147
7148         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7149                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7150                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7151
7152         return 1;
7153 }
7154
7155 /**
7156  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7157  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7158  *                      load balancing.
7159  * @env: The load balancing environment.
7160  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7161  */
7162 static inline
7163 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7164 {
7165         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7166         unsigned int imbn = 2;
7167         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7168         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7169
7170         local = &sds->local_stat;
7171         busiest = &sds->busiest_stat;
7172
7173         if (!local->sum_nr_running)
7174                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7175         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7176                 imbn = 1;
7177
7178         scaled_busy_load_per_task =
7179                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7180                 busiest->group_capacity;
7181
7182         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7183             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7184                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7185                 return;
7186         }
7187
7188         /*
7189          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7190          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7191          * moving them.
7192          */
7193
7194         capa_now += busiest->group_capacity *
7195                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7196         capa_now += local->group_capacity *
7197                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7198         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7199
7200         /* Amount of load we'd subtract */
7201         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7202                 capa_move += busiest->group_capacity *
7203                             min(busiest->load_per_task,
7204                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7205         }
7206
7207         /* Amount of load we'd add */
7208         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7209             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7210                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7211                       local->group_capacity;
7212         } else {
7213                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7214                       local->group_capacity;
7215         }
7216         capa_move += local->group_capacity *
7217                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7218         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7219
7220         /* Move if we gain throughput */
7221         if (capa_move > capa_now)
7222                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7223 }
7224
7225 /**
7226  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7227  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7228  * @env: load balance environment
7229  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7230  */
7231 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7232 {
7233         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7234         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7235
7236         local = &sds->local_stat;
7237         busiest = &sds->busiest_stat;
7238
7239         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7240                 /*
7241                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7242                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7243                  */
7244                 busiest->load_per_task =
7245                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7246         }
7247
7248         /*
7249          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7250          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7251          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7252          */
7253         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7254             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7255                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7256                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7257                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7258                         return;
7259                 }
7260
7261                 /*
7262                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7263                  * cycles to maximize throughput
7264                  */
7265                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7266                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7267                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7268                         return;
7269                 }
7270
7271                 env->imbalance = 0;
7272                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7273         }
7274
7275         /*
7276          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7277          */
7278         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7279             local->group_type   == group_overloaded) {
7280                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7281                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7282                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7283                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7284                 else
7285                         load_above_capacity = ~0UL;
7286         }
7287
7288         /*
7289          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7290          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7291          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7292          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7293          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7294          * for the minimum possible imbalance.
7295          */
7296         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7297
7298         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7299         env->imbalance = min(
7300                 max_pull * busiest->group_capacity,
7301                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7302         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7303
7304         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7305         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7306                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7307                                      busiest->group_misfit_task);
7308
7309         /*
7310          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7311          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7312          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7313          * moved
7314          */
7315         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7316                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7317 }
7318
7319 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7320
7321 /**
7322  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7323  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7324  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7325  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7326  * such a group exists.
7327  *
7328  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7329  * to restore balance.
7330  *
7331  * @env: The load balancing environment.
7332  *
7333  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7334  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7335  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7336  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7337  */
7338 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7339 {
7340         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7341         struct sd_lb_stats sds;
7342
7343         init_sd_lb_stats(&sds);
7344
7345         /*
7346          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7347          * this level.
7348          */
7349         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7350
7351         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7352                 goto out_balanced;
7353
7354         local = &sds.local_stat;
7355         busiest = &sds.busiest_stat;
7356
7357         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7358         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7359             check_asym_packing(env, &sds))
7360                 return sds.busiest;
7361
7362         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7363         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7364                 goto out_balanced;
7365
7366         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7367                                                 / sds.total_capacity;
7368
7369         /*
7370          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7371          * work because they assume all things are equal, which typically
7372          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7373          */
7374         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7375                 goto force_balance;
7376
7377         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7378         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7379             busiest->group_no_capacity)
7380                 goto force_balance;
7381
7382         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7383         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7384                 goto force_balance;
7385         }
7386
7387         /*
7388          * If the local group is busier than the selected busiest group
7389          * don't try and pull any tasks.
7390          */
7391         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7392                 goto out_balanced;
7393
7394         /*
7395          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7396          * average load.
7397          */
7398         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7399                 goto out_balanced;
7400
7401         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7402                 /*
7403                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7404                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7405                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7406                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7407                  * might end up to just move the imbalance on another group
7408                  */
7409                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7410                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7411                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7412                         goto out_balanced;
7413         } else {
7414                 /*
7415                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7416                  * imbalance_pct to be conservative.
7417                  */
7418                 if (100 * busiest->avg_load <=
7419                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7420                         goto out_balanced;
7421         }
7422
7423 force_balance:
7424         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7425         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7426         calculate_imbalance(env, &sds);
7427         return sds.busiest;
7428
7429 out_balanced:
7430         env->imbalance = 0;
7431         return NULL;
7432 }
7433
7434 /*
7435  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7436  */
7437 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7438                                      struct sched_group *group)
7439 {
7440         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7441         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7442         int i;
7443
7444         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7445                 unsigned long capacity, wl;
7446                 enum fbq_type rt;
7447
7448                 rq = cpu_rq(i);
7449                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7450
7451                 /*
7452                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7453                  *  - regular: there are !numa tasks
7454                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7455                  *  - all:     there is no distinction
7456                  *
7457                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7458                  * ignore those when there's better options.
7459                  *
7460                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7461                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7462                  * queue by moving tasks around inside the node.
7463                  *
7464                  * If we cannot move enough load due to this classification
7465                  * the next pass will adjust the group classification and
7466                  * allow migration of more tasks.
7467                  *
7468                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7469                  */
7470                 if (rt > env->fbq_type)
7471                         continue;
7472
7473                 capacity = capacity_of(i);
7474
7475                 wl = weighted_cpuload(i);
7476
7477                 /*
7478                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7479                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7480                  */
7481
7482                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7483                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7484                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7485                         continue;
7486
7487                 /*
7488                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7489                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7490                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7491                  * potentially running at a lower capacity.
7492                  *
7493                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7494                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7495                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7496                  * our previous maximum.
7497                  */
7498                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7499                         busiest_load = wl;
7500                         busiest_capacity = capacity;
7501                         busiest = rq;
7502                 }
7503         }
7504
7505         return busiest;
7506 }
7507
7508 /*
7509  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7510  * so long as it is large enough.
7511  */
7512 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7513
7514 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7515 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7516
7517 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7518 {
7519         struct sched_domain *sd = env->sd;
7520
7521         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7522
7523                 /*
7524                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7525                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7526                  * lowest numbered CPUs.
7527                  */
7528                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7529                         return 1;
7530         }
7531
7532         /*
7533          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7534          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7535          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7536          * available on dst_cpu.
7537          */
7538         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7539             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7540                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7541                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7542                         return 1;
7543         }
7544
7545         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7546                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7547                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7548                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7549                         return 1;
7550         }
7551
7552         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7553 }
7554
7555 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7556
7557 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7558 {
7559         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7560         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7561         int cpu, balance_cpu = -1;
7562
7563         /*
7564          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7565          * to do the newly idle load balance.
7566          */
7567         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7568                 return 1;
7569
7570         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7571         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7572         /* Try to find first idle cpu */
7573         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7574                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7575                         continue;
7576
7577                 balance_cpu = cpu;
7578                 break;
7579         }
7580
7581         if (balance_cpu == -1)
7582                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7583
7584         /*
7585          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7586          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7587          */
7588         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7589 }
7590
7591 /*
7592  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7593  * tasks if there is an imbalance.
7594  */
7595 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7596                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7597                         int *continue_balancing)
7598 {
7599         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7600         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7601         struct sched_group *group;
7602         struct rq *busiest;
7603         unsigned long flags;
7604         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7605
7606         struct lb_env env = {
7607                 .sd             = sd,
7608                 .dst_cpu        = this_cpu,
7609                 .dst_rq         = this_rq,
7610                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7611                 .idle           = idle,
7612                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7613                 .cpus           = cpus,
7614                 .fbq_type       = all,
7615                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7616         };
7617
7618         /*
7619          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7620          * other cpus in our group
7621          */
7622         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7623                 env.dst_grpmask = NULL;
7624
7625         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7626
7627         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7628
7629 redo:
7630         if (!should_we_balance(&env)) {
7631                 *continue_balancing = 0;
7632                 goto out_balanced;
7633         }
7634
7635         group = find_busiest_group(&env);
7636         if (!group) {
7637                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7638                 goto out_balanced;
7639         }
7640
7641         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7642         if (!busiest) {
7643                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7644                 goto out_balanced;
7645         }
7646
7647         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7648
7649         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7650
7651         env.src_cpu = busiest->cpu;
7652         env.src_rq = busiest;
7653
7654         ld_moved = 0;
7655         if (busiest->nr_running > 1) {
7656                 /*
7657                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7658                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7659                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7660                  * correctly treated as an imbalance.
7661                  */
7662                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7663                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7664
7665 more_balance:
7666                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7667
7668                 /*
7669                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7670                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7671                  */
7672                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7673
7674                 /*
7675                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7676                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7677                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7678                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7679                  * See task_rq_lock() family for the details.
7680                  */
7681
7682                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7683
7684                 if (cur_ld_moved) {
7685                         attach_tasks(&env);
7686                         ld_moved += cur_ld_moved;
7687                 }
7688
7689                 local_irq_restore(flags);
7690
7691                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7692                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7693                         goto more_balance;
7694                 }
7695
7696                 /*
7697                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7698                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7699                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7700                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7701                  * sched_group.
7702                  *
7703                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7704                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7705                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7706                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7707                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7708                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7709                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7710                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7711                  * This however should not happen so much in practice and
7712                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7713                  * excess load moved.
7714                  */
7715                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7716
7717                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7718                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7719
7720                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7721                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7722                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7723                         env.loop         = 0;
7724                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7725
7726                         /*
7727                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7728                          * need to continue with same src_cpu.
7729                          */
7730                         goto more_balance;
7731                 }
7732
7733                 /*
7734                  * We failed to reach balance because of affinity.
7735                  */
7736                 if (sd_parent) {
7737                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7738
7739                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7740                                 *group_imbalance = 1;
7741                 }
7742
7743                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7744                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7745                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7746                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7747                                 env.loop = 0;
7748                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7749                                 goto redo;
7750                         }
7751                         goto out_all_pinned;
7752                 }
7753         }
7754
7755         if (!ld_moved) {
7756                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7757                 /*
7758                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7759                  * We do not want newidle balance, which can be very
7760                  * frequent, pollute the failure counter causing
7761                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7762                  */
7763                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7764                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7765                                 sd->nr_balance_failed++;
7766
7767                 if (need_active_balance(&env)) {
7768                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7769
7770                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7771                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7772                          * moved to this_cpu
7773                          */
7774                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7775                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7776                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7777                                                             flags);
7778                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7779                                 goto out_one_pinned;
7780                         }
7781
7782                         /*
7783                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7784                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7785                          * only after active load balance is finished.
7786                          */
7787                         if (!busiest->active_balance) {
7788                                 busiest->active_balance = 1;
7789                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7790                                 active_balance = 1;
7791                         }
7792                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7793
7794                         if (active_balance) {
7795                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7796                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7797                                         &busiest->active_balance_work);
7798                         }
7799
7800                         /*
7801                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7802                          * counter.
7803                          */
7804                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7805                 }
7806         } else
7807                 sd->nr_balance_failed = 0;
7808
7809         if (likely(!active_balance)) {
7810                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7811                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7812         } else {
7813                 /*
7814                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7815                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7816                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7817                  * detach_tasks).
7818                  */
7819                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7820                         sd->balance_interval *= 2;
7821         }
7822
7823         goto out;
7824
7825 out_balanced:
7826         /*
7827          * We reach balance although we may have faced some affinity
7828          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7829          */
7830         if (sd_parent) {
7831                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7832
7833                 if (*group_imbalance)
7834                         *group_imbalance = 0;
7835         }
7836
7837 out_all_pinned:
7838         /*
7839          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7840          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7841          * can try to migrate them.
7842          */
7843         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7844
7845         sd->nr_balance_failed = 0;
7846
7847 out_one_pinned:
7848         /* tune up the balancing interval */
7849         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7850                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7851                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7852                 sd->balance_interval *= 2;
7853
7854         ld_moved = 0;
7855 out:
7856         return ld_moved;
7857 }
7858
7859 static inline unsigned long
7860 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7861 {
7862         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7863
7864         if (cpu_busy)
7865                 interval *= sd->busy_factor;
7866
7867         /* scale ms to jiffies */
7868         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7869         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7870
7871         return interval;
7872 }
7873
7874 static inline void
7875 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7876 {
7877         unsigned long interval, next;
7878
7879         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7880         next = sd->last_balance + interval;
7881
7882         if (time_after(*next_balance, next))
7883                 *next_balance = next;
7884 }
7885
7886 /*
7887  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7888  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7889  */
7890 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7891 {
7892         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7893         int this_cpu = this_rq->cpu;
7894         struct sched_domain *sd;
7895         int pulled_task = 0;
7896         u64 curr_cost = 0;
7897
7898         idle_enter_fair(this_rq);
7899
7900         /*
7901          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7902          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7903          */
7904         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7905
7906         if (!energy_aware() &&
7907             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7908              !this_rq->rd->overload)) {
7909                 rcu_read_lock();
7910                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7911                 if (sd)
7912                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7913                 rcu_read_unlock();
7914
7915                 goto out;
7916         }
7917
7918         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7919
7920         update_blocked_averages(this_cpu);
7921         rcu_read_lock();
7922         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7923                 int continue_balancing = 1;
7924                 u64 t0, domain_cost;
7925
7926                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7927                         continue;
7928
7929                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7930                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7931                         break;
7932                 }
7933
7934                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7935                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7936
7937                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7938                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7939                                                    &continue_balancing);
7940
7941                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7942                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7943                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7944
7945                         curr_cost += domain_cost;
7946                 }
7947
7948                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7949
7950                 /*
7951                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7952                  * now runnable tasks on this rq.
7953                  */
7954                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7955                         break;
7956         }
7957         rcu_read_unlock();
7958
7959         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7960
7961         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7962                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7963
7964         /*
7965          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7966          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7967          * pretend we pulled a task.
7968          */
7969         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7970                 pulled_task = 1;
7971
7972 out:
7973         /* Move the next balance forward */
7974         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7975                 this_rq->next_balance = next_balance;
7976
7977         /* Is there a task of a high priority class? */
7978         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7979                 pulled_task = -1;
7980
7981         if (pulled_task) {
7982                 idle_exit_fair(this_rq);
7983                 this_rq->idle_stamp = 0;
7984         }
7985
7986         return pulled_task;
7987 }
7988
7989 /*
7990  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7991  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7992  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7993  * avoids physical / logical imbalances.
7994  */
7995 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7996 {
7997         struct rq *busiest_rq = data;
7998         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7999         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8000         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8001         struct sched_domain *sd;
8002         struct task_struct *p = NULL;
8003
8004         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8005
8006         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8007         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8008                      !busiest_rq->active_balance))
8009                 goto out_unlock;
8010
8011         /* Is there any task to move? */
8012         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8013                 goto out_unlock;
8014
8015         /*
8016          * This condition is "impossible", if it occurs
8017          * we need to fix it. Originally reported by
8018          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8019          */
8020         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8021
8022         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8023         rcu_read_lock();
8024         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8025                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8026                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8027                                 break;
8028         }
8029
8030         if (likely(sd)) {
8031                 struct lb_env env = {
8032                         .sd             = sd,
8033                         .dst_cpu        = target_cpu,
8034                         .dst_rq         = target_rq,
8035                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8036                         .src_rq         = busiest_rq,
8037                         .idle           = CPU_IDLE,
8038                 };
8039
8040                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8041
8042                 p = detach_one_task(&env);
8043                 if (p)
8044                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8045                 else
8046                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8047         }
8048         rcu_read_unlock();
8049 out_unlock:
8050         busiest_rq->active_balance = 0;
8051         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8052
8053         if (p)
8054                 attach_one_task(target_rq, p);
8055
8056         local_irq_enable();
8057
8058         return 0;
8059 }
8060
8061 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8062 {
8063         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8064 }
8065
8066 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8067 /*
8068  * idle load balancing details
8069  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8070  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8071  *   load balancing for all the idle CPUs.
8072  */
8073 static struct {
8074         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8075         atomic_t nr_cpus;
8076         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8077 } nohz ____cacheline_aligned;
8078
8079 static inline int find_new_ilb(void)
8080 {
8081         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8082
8083         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8084                 return ilb;
8085
8086         return nr_cpu_ids;
8087 }
8088
8089 /*
8090  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8091  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8092  * CPU (if there is one).
8093  */
8094 static void nohz_balancer_kick(void)
8095 {
8096         int ilb_cpu;
8097
8098         nohz.next_balance++;
8099
8100         ilb_cpu = find_new_ilb();
8101
8102         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8103                 return;
8104
8105         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8106                 return;
8107         /*
8108          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8109          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8110          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8111          * will be run before returning from the IPI.
8112          */
8113         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8114         return;
8115 }
8116
8117 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8118 {
8119         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8120                 /*
8121                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8122                  */
8123                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8124                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8125                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8126                 }
8127                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8128         }
8129 }
8130
8131 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8132 {
8133         struct sched_domain *sd;
8134         int cpu = smp_processor_id();
8135
8136         rcu_read_lock();
8137         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8138
8139         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8140                 goto unlock;
8141         sd->nohz_idle = 0;
8142
8143         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8144 unlock:
8145         rcu_read_unlock();
8146 }
8147
8148 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8149 {
8150         struct sched_domain *sd;
8151         int cpu = smp_processor_id();
8152
8153         rcu_read_lock();
8154         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8155
8156         if (!sd || sd->nohz_idle)
8157                 goto unlock;
8158         sd->nohz_idle = 1;
8159
8160         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8161 unlock:
8162         rcu_read_unlock();
8163 }
8164
8165 /*
8166  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8167  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8168  */
8169 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8170 {
8171         /*
8172          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8173          */
8174         if (!cpu_active(cpu))
8175                 return;
8176
8177         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8178                 return;
8179
8180         /*
8181          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8182          */
8183         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8184                 return;
8185
8186         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8187         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8188         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8189 }
8190
8191 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8192                                         unsigned long action, void *hcpu)
8193 {
8194         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8195         case CPU_DYING:
8196                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8197                 return NOTIFY_OK;
8198         default:
8199                 return NOTIFY_DONE;
8200         }
8201 }
8202 #endif
8203
8204 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8205
8206 /*
8207  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8208  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8209  */
8210 void update_max_interval(void)
8211 {
8212         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8213 }
8214
8215 /*
8216  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8217  * and initiates a balancing operation if so.
8218  *
8219  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8220  */
8221 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8222 {
8223         int continue_balancing = 1;
8224         int cpu = rq->cpu;
8225         unsigned long interval;
8226         struct sched_domain *sd;
8227         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8228         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8229         int update_next_balance = 0;
8230         int need_serialize, need_decay = 0;
8231         u64 max_cost = 0;
8232
8233         update_blocked_averages(cpu);
8234
8235         rcu_read_lock();
8236         for_each_domain(cpu, sd) {
8237                 /*
8238                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8239                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8240                  */
8241                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8242                         sd->max_newidle_lb_cost =
8243                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8244                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8245                         need_decay = 1;
8246                 }
8247                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8248
8249                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8250                         continue;
8251
8252                 /*
8253                  * Stop the load balance at this level. There is another
8254                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8255                  * actively.
8256                  */
8257                 if (!continue_balancing) {
8258                         if (need_decay)
8259                                 continue;
8260                         break;
8261                 }
8262
8263                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8264
8265                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8266                 if (need_serialize) {
8267                         if (!spin_trylock(&balancing))
8268                                 goto out;
8269                 }
8270
8271                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8272                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8273                                 /*
8274                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8275                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8276                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8277                                  */
8278                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8279                         }
8280                         sd->last_balance = jiffies;
8281                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8282                 }
8283                 if (need_serialize)
8284                         spin_unlock(&balancing);
8285 out:
8286                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8287                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8288                         update_next_balance = 1;
8289                 }
8290         }
8291         if (need_decay) {
8292                 /*
8293                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8294                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8295                  */
8296                 rq->max_idle_balance_cost =
8297                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8298         }
8299         rcu_read_unlock();
8300
8301         /*
8302          * next_balance will be updated only when there is a need.
8303          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8304          * updated.
8305          */
8306         if (likely(update_next_balance)) {
8307                 rq->next_balance = next_balance;
8308
8309 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8310                 /*
8311                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8312                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8313                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8314                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8315                  * balance for itself and we need to update the
8316                  * nohz.next_balance accordingly.
8317                  */
8318                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8319                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8320 #endif
8321         }
8322 }
8323
8324 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8325 /*
8326  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8327  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8328  */
8329 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8330 {
8331         int this_cpu = this_rq->cpu;
8332         struct rq *rq;
8333         int balance_cpu;
8334         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8335         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8336         int update_next_balance = 0;
8337
8338         if (idle != CPU_IDLE ||
8339             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8340                 goto end;
8341
8342         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8343                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8344                         continue;
8345
8346                 /*
8347                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8348                  * work being done for other cpus. Next load
8349                  * balancing owner will pick it up.
8350                  */
8351                 if (need_resched())
8352                         break;
8353
8354                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8355
8356                 /*
8357                  * If time for next balance is due,
8358                  * do the balance.
8359                  */
8360                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8361                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8362                         update_rq_clock(rq);
8363                         update_idle_cpu_load(rq);
8364                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8365                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8366                 }
8367
8368                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8369                         next_balance = rq->next_balance;
8370                         update_next_balance = 1;
8371                 }
8372         }
8373
8374         /*
8375          * next_balance will be updated only when there is a need.
8376          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8377          * updated.
8378          */
8379         if (likely(update_next_balance))
8380                 nohz.next_balance = next_balance;
8381 end:
8382         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8383 }
8384
8385 /*
8386  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8387  * of an idle cpu in the system.
8388  *   - This rq has more than one task.
8389  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8390  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8391  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8392  *     multiple busy cpu.
8393  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8394  *     domain span are idle.
8395  */
8396 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8397 {
8398         unsigned long now = jiffies;
8399         struct sched_domain *sd;
8400         struct sched_group_capacity *sgc;
8401         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8402         bool kick = false;
8403
8404         if (unlikely(rq->idle_balance))
8405                 return false;
8406
8407        /*
8408         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8409         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8410         */
8411         set_cpu_sd_state_busy();
8412         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8413
8414         /*
8415          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8416          * balancing.
8417          */
8418         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8419                 return false;
8420
8421         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8422                 return false;
8423
8424         if (rq->nr_running >= 2 &&
8425             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8426                 return true;
8427
8428         rcu_read_lock();
8429         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8430         if (sd && !energy_aware()) {
8431                 sgc = sd->groups->sgc;
8432                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8433
8434                 if (nr_busy > 1) {
8435                         kick = true;
8436                         goto unlock;
8437                 }
8438
8439         }
8440
8441         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8442         if (sd) {
8443                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8444                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8445                         kick = true;
8446                         goto unlock;
8447                 }
8448         }
8449
8450         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8451         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8452                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8453                 kick = true;
8454                 goto unlock;
8455         }
8456
8457 unlock:
8458         rcu_read_unlock();
8459         return kick;
8460 }
8461 #else
8462 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8463 #endif
8464
8465 /*
8466  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8467  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8468  */
8469 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8470 {
8471         struct rq *this_rq = this_rq();
8472         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8473                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8474
8475         /*
8476          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8477          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8478          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8479          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8480          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8481          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8482          */
8483         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8484         rebalance_domains(this_rq, idle);
8485 }
8486
8487 /*
8488  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8489  */
8490 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8491 {
8492         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8493         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8494                 return;
8495
8496         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8497                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8498 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8499         if (nohz_kick_needed(rq))
8500                 nohz_balancer_kick();
8501 #endif
8502 }
8503
8504 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8505 {
8506         update_sysctl();
8507
8508         update_runtime_enabled(rq);
8509 }
8510
8511 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8512 {
8513         update_sysctl();
8514
8515         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8516         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8517 }
8518
8519 #endif /* CONFIG_SMP */
8520
8521 /*
8522  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8523  */
8524 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8525 {
8526         struct cfs_rq *cfs_rq;
8527         struct sched_entity *se = &curr->se;
8528
8529         for_each_sched_entity(se) {
8530                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8531                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8532         }
8533
8534         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8535                 task_tick_numa(rq, curr);
8536
8537         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8538                 rq->rd->overutilized = true;
8539
8540         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8541 }
8542
8543 /*
8544  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8545  *  - child not yet on the tasklist
8546  *  - preemption disabled
8547  */
8548 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8549 {
8550         struct cfs_rq *cfs_rq;
8551         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8552         int this_cpu = smp_processor_id();
8553         struct rq *rq = this_rq();
8554         unsigned long flags;
8555
8556         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8557
8558         update_rq_clock(rq);
8559
8560         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8561         curr = cfs_rq->curr;
8562
8563         /*
8564          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8565          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8566          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8567          * of child point to valid ones.
8568          */
8569         rcu_read_lock();
8570         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8571         rcu_read_unlock();
8572
8573         update_curr(cfs_rq);
8574
8575         if (curr)
8576                 se->vruntime = curr->vruntime;
8577         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8578
8579         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8580                 /*
8581                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8582                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8583                  */
8584                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8585                 resched_curr(rq);
8586         }
8587
8588         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8589
8590         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8591 }
8592
8593 /*
8594  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8595  * the current task.
8596  */
8597 static void
8598 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8599 {
8600         if (!task_on_rq_queued(p))
8601                 return;
8602
8603         /*
8604          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8605          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8606          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8607          */
8608         if (rq->curr == p) {
8609                 if (p->prio > oldprio)
8610                         resched_curr(rq);
8611         } else
8612                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8613 }
8614
8615 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8616 {
8617         struct sched_entity *se = &p->se;
8618
8619         /*
8620          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8621          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8622          * vruntime.
8623          */
8624         if (p->on_rq)
8625                 return true;
8626
8627         /*
8628          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8629          * But there are some cases where it has already been normalized:
8630          *
8631          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8632          *   wake_up_new_task().
8633          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8634          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8635          */
8636         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8637                 return true;
8638
8639         return false;
8640 }
8641
8642 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8643 {
8644         struct sched_entity *se = &p->se;
8645         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8646
8647         if (!vruntime_normalized(p)) {
8648                 /*
8649                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8650                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8651                  */
8652                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8653                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8654         }
8655
8656         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8657         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8658 }
8659
8660 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8661 {
8662         struct sched_entity *se = &p->se;
8663         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8664
8665 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8666         /*
8667          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8668          * class maintain depth value), reset depth properly.
8669          */
8670         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8671 #endif
8672
8673         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8674         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8675
8676         if (!vruntime_normalized(p))
8677                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8678 }
8679
8680 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8681 {
8682         detach_task_cfs_rq(p);
8683 }
8684
8685 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8686 {
8687         attach_task_cfs_rq(p);
8688
8689         if (task_on_rq_queued(p)) {
8690                 /*
8691                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8692                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8693                  * if we can still preempt the current task.
8694                  */
8695                 if (rq->curr == p)
8696                         resched_curr(rq);
8697                 else
8698                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8699         }
8700 }
8701
8702 /* Account for a task changing its policy or group.
8703  *
8704  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8705  * migrates between groups/classes.
8706  */
8707 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8708 {
8709         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8710
8711         for_each_sched_entity(se) {
8712                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8713
8714                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8715                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8716                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8717         }
8718 }
8719
8720 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8721 {
8722         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8723         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8724 #ifndef CONFIG_64BIT
8725         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8726 #endif
8727 #ifdef CONFIG_SMP
8728         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8729         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8730 #endif
8731 }
8732
8733 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8734 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8735 {
8736         detach_task_cfs_rq(p);
8737         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8738
8739 #ifdef CONFIG_SMP
8740         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8741         p->se.avg.last_update_time = 0;
8742 #endif
8743         attach_task_cfs_rq(p);
8744 }
8745
8746 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8747 {
8748         int i;
8749
8750         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8751
8752         for_each_possible_cpu(i) {
8753                 if (tg->cfs_rq)
8754                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8755                 if (tg->se) {
8756                         if (tg->se[i])
8757                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8758                         kfree(tg->se[i]);
8759                 }
8760         }
8761
8762         kfree(tg->cfs_rq);
8763         kfree(tg->se);
8764 }
8765
8766 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8767 {
8768         struct cfs_rq *cfs_rq;
8769         struct sched_entity *se;
8770         int i;
8771
8772         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8773         if (!tg->cfs_rq)
8774                 goto err;
8775         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8776         if (!tg->se)
8777                 goto err;
8778
8779         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8780
8781         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8782
8783         for_each_possible_cpu(i) {
8784                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8785                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8786                 if (!cfs_rq)
8787                         goto err;
8788
8789                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8790                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8791                 if (!se)
8792                         goto err_free_rq;
8793
8794                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8795                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8796                 init_entity_runnable_average(se);
8797         }
8798
8799         return 1;
8800
8801 err_free_rq:
8802         kfree(cfs_rq);
8803 err:
8804         return 0;
8805 }
8806
8807 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8808 {
8809         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8810         unsigned long flags;
8811
8812         /*
8813         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8814         * check on_list without danger of it being re-added.
8815         */
8816         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8817                 return;
8818
8819         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8820         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8821         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8822 }
8823
8824 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8825                         struct sched_entity *se, int cpu,
8826                         struct sched_entity *parent)
8827 {
8828         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8829
8830         cfs_rq->tg = tg;
8831         cfs_rq->rq = rq;
8832         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8833
8834         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8835         tg->se[cpu] = se;
8836
8837         /* se could be NULL for root_task_group */
8838         if (!se)
8839                 return;
8840
8841         if (!parent) {
8842                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8843                 se->depth = 0;
8844         } else {
8845                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8846                 se->depth = parent->depth + 1;
8847         }
8848
8849         se->my_q = cfs_rq;
8850         /* guarantee group entities always have weight */
8851         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8852         se->parent = parent;
8853 }
8854
8855 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8856
8857 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8858 {
8859         int i;
8860         unsigned long flags;
8861
8862         /*
8863          * We can't change the weight of the root cgroup.
8864          */
8865         if (!tg->se[0])
8866                 return -EINVAL;
8867
8868         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8869
8870         mutex_lock(&shares_mutex);
8871         if (tg->shares == shares)
8872                 goto done;
8873
8874         tg->shares = shares;
8875         for_each_possible_cpu(i) {
8876                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8877                 struct sched_entity *se;
8878
8879                 se = tg->se[i];
8880                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8881                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8882
8883                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8884                 update_rq_clock(rq);
8885                 for_each_sched_entity(se)
8886                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8887                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8888         }
8889
8890 done:
8891         mutex_unlock(&shares_mutex);
8892         return 0;
8893 }
8894 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8895
8896 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8897
8898 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8899 {
8900         return 1;
8901 }
8902
8903 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8904
8905 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8906
8907
8908 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8909 {
8910         struct sched_entity *se = &task->se;
8911         unsigned int rr_interval = 0;
8912
8913         /*
8914          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8915          * idle runqueue:
8916          */
8917         if (rq->cfs.load.weight)
8918                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8919
8920         return rr_interval;
8921 }
8922
8923 /*
8924  * All the scheduling class methods:
8925  */
8926 const struct sched_class fair_sched_class = {
8927         .next                   = &idle_sched_class,
8928         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8929         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8930         .yield_task             = yield_task_fair,
8931         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8932
8933         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8934
8935         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8936         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8937
8938 #ifdef CONFIG_SMP
8939         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8940         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8941
8942         .rq_online              = rq_online_fair,
8943         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8944
8945         .task_waking            = task_waking_fair,
8946         .task_dead              = task_dead_fair,
8947         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8948 #endif
8949
8950         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8951         .task_tick              = task_tick_fair,
8952         .task_fork              = task_fork_fair,
8953
8954         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8955         .switched_from          = switched_from_fair,
8956         .switched_to            = switched_to_fair,
8957
8958         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8959
8960         .update_curr            = update_curr_fair,
8961
8962 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8963         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8964 #endif
8965 };
8966
8967 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8968 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8969 {
8970         struct cfs_rq *cfs_rq;
8971
8972         rcu_read_lock();
8973         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8974                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8975         rcu_read_unlock();
8976 }
8977
8978 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8979 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8980 {
8981         int node;
8982         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8983
8984         for_each_online_node(node) {
8985                 if (p->numa_faults) {
8986                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8987                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8988                 }
8989                 if (p->numa_group) {
8990                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8991                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8992                 }
8993                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8994         }
8995 }
8996 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8997 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8998
8999 __init void init_sched_fair_class(void)
9000 {
9001 #ifdef CONFIG_SMP
9002         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9003
9004 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9005         nohz.next_balance = jiffies;
9006         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9007         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9008 #endif
9009 #endif /* SMP */
9010
9011 }