DEBUG: sched: add tracepoint for task load/util signals
[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 #include "tune.h"
38
39 /*
40  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
41  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  */
51 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
53
54 /*
55  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
56  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
57  *
58  * Options are:
59  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
61  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
62  */
63 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
64         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
65
66 /*
67  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
68  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
69  */
70 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
72
73 /*
74  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
75  */
76 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
77
78 /*
79  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
80  * parent will (try to) run first.
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
83
84 /*
85  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
86  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
87  *
88  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
89  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
90  * have immediate wakeup/sleep latencies.
91  */
92 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
94
95 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
96
97 /*
98  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
99  * distribution.
100  * (default: 10msec)
101  */
102 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
103
104 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
105 /*
106  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
107  * each time a cfs_rq requests quota.
108  *
109  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
110  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
111  * we will always only issue the remaining available time.
112  *
113  * default: 5 msec, units: microseconds
114   */
115 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
116 #endif
117
118 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
119 {
120         lw->weight += inc;
121         lw->inv_weight = 0;
122 }
123
124 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
125 {
126         lw->weight -= dec;
127         lw->inv_weight = 0;
128 }
129
130 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
131 {
132         lw->weight = w;
133         lw->inv_weight = 0;
134 }
135
136 /*
137  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
138  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
139  * to users decreases. But the relationship is not linear,
140  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
141  * number of CPUs.
142  *
143  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
144  */
145 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
146 {
147         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
148         unsigned int factor;
149
150         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
151         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
152                 factor = 1;
153                 break;
154         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
155                 factor = cpus;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
158         default:
159                 factor = 1 + ilog2(cpus);
160                 break;
161         }
162
163         return factor;
164 }
165
166 static void update_sysctl(void)
167 {
168         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
169
170 #define SET_SYSCTL(name) \
171         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
172         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
173         SET_SYSCTL(sched_latency);
174         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
175 #undef SET_SYSCTL
176 }
177
178 void sched_init_granularity(void)
179 {
180         update_sysctl();
181 }
182
183 #define WMULT_CONST     (~0U)
184 #define WMULT_SHIFT     32
185
186 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
187 {
188         unsigned long w;
189
190         if (likely(lw->inv_weight))
191                 return;
192
193         w = scale_load_down(lw->weight);
194
195         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
196                 lw->inv_weight = 1;
197         else if (unlikely(!w))
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
199         else
200                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
201 }
202
203 /*
204  * delta_exec * weight / lw.weight
205  *   OR
206  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
207  *
208  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
209  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
210  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
211  *
212  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
213  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
214  */
215 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
216 {
217         u64 fact = scale_load_down(weight);
218         int shift = WMULT_SHIFT;
219
220         __update_inv_weight(lw);
221
222         if (unlikely(fact >> 32)) {
223                 while (fact >> 32) {
224                         fact >>= 1;
225                         shift--;
226                 }
227         }
228
229         /* hint to use a 32x32->64 mul */
230         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
231
232         while (fact >> 32) {
233                 fact >>= 1;
234                 shift--;
235         }
236
237         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
238 }
239
240
241 const struct sched_class fair_sched_class;
242
243 /**************************************************************
244  * CFS operations on generic schedulable entities:
245  */
246
247 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
248
249 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
250 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
251 {
252         return cfs_rq->rq;
253 }
254
255 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
256 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
261         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
262 #endif
263         return container_of(se, struct task_struct, se);
264 }
265
266 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
267 #define for_each_sched_entity(se) \
268                 for (; se; se = se->parent)
269
270 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
271 {
272         return p->se.cfs_rq;
273 }
274
275 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
276 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
277 {
278         return se->cfs_rq;
279 }
280
281 /* runqueue "owned" by this group */
282 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
283 {
284         return grp->my_q;
285 }
286
287 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
288 {
289         if (!cfs_rq->on_list) {
290                 /*
291                  * Ensure we either appear before our parent (if already
292                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
293                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
294                  * reduces this to two cases.
295                  */
296                 if (cfs_rq->tg->parent &&
297                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
298                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
299                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
300                 } else {
301                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
302                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
303                 }
304
305                 cfs_rq->on_list = 1;
306         }
307 }
308
309 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
310 {
311         if (cfs_rq->on_list) {
312                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
313                 cfs_rq->on_list = 0;
314         }
315 }
316
317 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
318 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
319         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
320
321 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
322 static inline struct cfs_rq *
323 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
324 {
325         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
326                 return se->cfs_rq;
327
328         return NULL;
329 }
330
331 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
332 {
333         return se->parent;
334 }
335
336 static void
337 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
338 {
339         int se_depth, pse_depth;
340
341         /*
342          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
343          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
344          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
345          * parent.
346          */
347
348         /* First walk up until both entities are at same depth */
349         se_depth = (*se)->depth;
350         pse_depth = (*pse)->depth;
351
352         while (se_depth > pse_depth) {
353                 se_depth--;
354                 *se = parent_entity(*se);
355         }
356
357         while (pse_depth > se_depth) {
358                 pse_depth--;
359                 *pse = parent_entity(*pse);
360         }
361
362         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
363                 *se = parent_entity(*se);
364                 *pse = parent_entity(*pse);
365         }
366 }
367
368 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
369
370 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
371 {
372         return container_of(se, struct task_struct, se);
373 }
374
375 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
376 {
377         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
378 }
379
380 #define entity_is_task(se)      1
381
382 #define for_each_sched_entity(se) \
383                 for (; se; se = NULL)
384
385 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
386 {
387         return &task_rq(p)->cfs;
388 }
389
390 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
391 {
392         struct task_struct *p = task_of(se);
393         struct rq *rq = task_rq(p);
394
395         return &rq->cfs;
396 }
397
398 /* runqueue "owned" by this group */
399 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
400 {
401         return NULL;
402 }
403
404 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
405 {
406 }
407
408 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
413                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
414
415 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
416 {
417         return NULL;
418 }
419
420 static inline void
421 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
422 {
423 }
424
425 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
426
427 static __always_inline
428 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
429
430 /**************************************************************
431  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
432  */
433
434 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
435 {
436         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
437         if (delta > 0)
438                 max_vruntime = vruntime;
439
440         return max_vruntime;
441 }
442
443 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
444 {
445         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
446         if (delta < 0)
447                 min_vruntime = vruntime;
448
449         return min_vruntime;
450 }
451
452 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
453                                 struct sched_entity *b)
454 {
455         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
456 }
457
458 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
459 {
460         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
461
462         if (cfs_rq->curr)
463                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
464
465         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
466                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
467                                                    struct sched_entity,
468                                                    run_node);
469
470                 if (!cfs_rq->curr)
471                         vruntime = se->vruntime;
472                 else
473                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
474         }
475
476         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
477         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
478 #ifndef CONFIG_64BIT
479         smp_wmb();
480         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
481 #endif
482 }
483
484 /*
485  * Enqueue an entity into the rb-tree:
486  */
487 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
488 {
489         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
490         struct rb_node *parent = NULL;
491         struct sched_entity *entry;
492         int leftmost = 1;
493
494         /*
495          * Find the right place in the rbtree:
496          */
497         while (*link) {
498                 parent = *link;
499                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
500                 /*
501                  * We dont care about collisions. Nodes with
502                  * the same key stay together.
503                  */
504                 if (entity_before(se, entry)) {
505                         link = &parent->rb_left;
506                 } else {
507                         link = &parent->rb_right;
508                         leftmost = 0;
509                 }
510         }
511
512         /*
513          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
514          * used):
515          */
516         if (leftmost)
517                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
518
519         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
520         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
521 }
522
523 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
524 {
525         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
526                 struct rb_node *next_node;
527
528                 next_node = rb_next(&se->run_node);
529                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
530         }
531
532         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
533 }
534
535 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
536 {
537         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
538
539         if (!left)
540                 return NULL;
541
542         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
543 }
544
545 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
546 {
547         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
548
549         if (!next)
550                 return NULL;
551
552         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
553 }
554
555 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
556 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
557 {
558         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
559
560         if (!last)
561                 return NULL;
562
563         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
564 }
565
566 /**************************************************************
567  * Scheduling class statistics methods:
568  */
569
570 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
571                 void __user *buffer, size_t *lenp,
572                 loff_t *ppos)
573 {
574         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
575         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
576
577         if (ret || !write)
578                 return ret;
579
580         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
581                                         sysctl_sched_min_granularity);
582
583 #define WRT_SYSCTL(name) \
584         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
585         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
586         WRT_SYSCTL(sched_latency);
587         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
588 #undef WRT_SYSCTL
589
590         return 0;
591 }
592 #endif
593
594 /*
595  * delta /= w
596  */
597 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
598 {
599         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
600                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
601
602         return delta;
603 }
604
605 /*
606  * The idea is to set a period in which each task runs once.
607  *
608  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
609  * this period because otherwise the slices get too small.
610  *
611  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
612  */
613 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
614 {
615         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
616                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
617         else
618                 return sysctl_sched_latency;
619 }
620
621 /*
622  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
623  * proportional to the weight.
624  *
625  * s = p*P[w/rw]
626  */
627 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
628 {
629         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
630
631         for_each_sched_entity(se) {
632                 struct load_weight *load;
633                 struct load_weight lw;
634
635                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
636                 load = &cfs_rq->load;
637
638                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
639                         lw = cfs_rq->load;
640
641                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
642                         load = &lw;
643                 }
644                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
645         }
646         return slice;
647 }
648
649 /*
650  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
651  *
652  * vs = s/w
653  */
654 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
655 {
656         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
657 }
658
659 #ifdef CONFIG_SMP
660 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
661 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
662
663 /*
664  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
665  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
666  * dependent on this value.
667  */
668 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
669 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
670 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
671
672 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
673 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
674 {
675         struct sched_avg *sa = &se->avg;
676
677         sa->last_update_time = 0;
678         /*
679          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
680          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
681          * will definitely be update (after enqueue).
682          */
683         sa->period_contrib = 1023;
684         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
685         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
686         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
687         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
688         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
689 }
690
691 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
692 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
693 #else
694 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
695 {
696 }
697 #endif
698
699 /*
700  * Update the current task's runtime statistics.
701  */
702 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
703 {
704         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
705         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
706         u64 delta_exec;
707
708         if (unlikely(!curr))
709                 return;
710
711         delta_exec = now - curr->exec_start;
712         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
713                 return;
714
715         curr->exec_start = now;
716
717         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
718                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
719
720         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
721         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
722
723         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
724         update_min_vruntime(cfs_rq);
725
726         if (entity_is_task(curr)) {
727                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
728
729                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
730                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
731                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
732         }
733
734         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
735 }
736
737 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
738 {
739         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
740 }
741
742 static inline void
743 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
744 {
745         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
746 }
747
748 /*
749  * Task is being enqueued - update stats:
750  */
751 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
752 {
753         /*
754          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
755          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
756          */
757         if (se != cfs_rq->curr)
758                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
759 }
760
761 static void
762 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
763 {
764         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
766         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
767         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
768                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
769 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
770         if (entity_is_task(se)) {
771                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
772                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
773         }
774 #endif
775         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
776 }
777
778 static inline void
779 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
780 {
781         /*
782          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
783          * waiting task:
784          */
785         if (se != cfs_rq->curr)
786                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
787 }
788
789 /*
790  * We are picking a new current task - update its stats:
791  */
792 static inline void
793 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
794 {
795         /*
796          * We are starting a new run period:
797          */
798         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
799 }
800
801 /**************************************************
802  * Scheduling class queueing methods:
803  */
804
805 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
806 /*
807  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
808  * calculated based on the tasks virtual memory size and
809  * numa_balancing_scan_size.
810  */
811 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
812 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
813
814 /* Portion of address space to scan in MB */
815 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
816
817 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
818 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
819
820 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
821 {
822         unsigned long rss = 0;
823         unsigned long nr_scan_pages;
824
825         /*
826          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
827          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
828          * on resident pages
829          */
830         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
831         rss = get_mm_rss(p->mm);
832         if (!rss)
833                 rss = nr_scan_pages;
834
835         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
836         return rss / nr_scan_pages;
837 }
838
839 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
840 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
841
842 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
843 {
844         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
845         unsigned int scan, floor;
846         unsigned int windows = 1;
847
848         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
849                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
850         floor = 1000 / windows;
851
852         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
853         return max_t(unsigned int, floor, scan);
854 }
855
856 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
857 {
858         unsigned int smin = task_scan_min(p);
859         unsigned int smax;
860
861         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
862         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
863         return max(smin, smax);
864 }
865
866 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
867 {
868         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
869         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
870 }
871
872 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
873 {
874         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
875         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
876 }
877
878 struct numa_group {
879         atomic_t refcount;
880
881         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
882         int nr_tasks;
883         pid_t gid;
884
885         struct rcu_head rcu;
886         nodemask_t active_nodes;
887         unsigned long total_faults;
888         /*
889          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
890          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
891          * more by CPU use than by memory faults.
892          */
893         unsigned long *faults_cpu;
894         unsigned long faults[0];
895 };
896
897 /* Shared or private faults. */
898 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
899
900 /* Memory and CPU locality */
901 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
902
903 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
904 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
905
906 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
907 {
908         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
909 }
910
911 /*
912  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
913  * occupy the first half of the array. The second half of the
914  * array is for current counters, which are averaged into the
915  * first set by task_numa_placement.
916  */
917 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
918 {
919         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
920 }
921
922 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
923 {
924         if (!p->numa_faults)
925                 return 0;
926
927         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
928                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
929 }
930
931 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
932 {
933         if (!p->numa_group)
934                 return 0;
935
936         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
937                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
938 }
939
940 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
941 {
942         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
943                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
944 }
945
946 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
947 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
948                                         int maxdist, bool task)
949 {
950         unsigned long score = 0;
951         int node;
952
953         /*
954          * All nodes are directly connected, and the same distance
955          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
956          */
957         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
958                 return 0;
959
960         /*
961          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
962          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
963          */
964         for_each_online_node(node) {
965                 unsigned long faults;
966                 int dist = node_distance(nid, node);
967
968                 /*
969                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
970                  * for placement; nid was already counted.
971                  */
972                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
973                         continue;
974
975                 /*
976                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
977                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
978                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
979                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
980                  * of each group. Skip other nodes.
981                  */
982                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
983                                         dist > maxdist)
984                         continue;
985
986                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
987                 if (task)
988                         faults = task_faults(p, node);
989                 else
990                         faults = group_faults(p, node);
991
992                 /*
993                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
994                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
995                  * directly connected bounce traffic through intermediate
996                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
997                  * The further away a node is, the less the faults count.
998                  * This seems to result in good task placement.
999                  */
1000                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1001                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1002                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1003                 }
1004
1005                 score += faults;
1006         }
1007
1008         return score;
1009 }
1010
1011 /*
1012  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1013  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1014  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1015  * evenly spread out between numa nodes.
1016  */
1017 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1018                                         int dist)
1019 {
1020         unsigned long faults, total_faults;
1021
1022         if (!p->numa_faults)
1023                 return 0;
1024
1025         total_faults = p->total_numa_faults;
1026
1027         if (!total_faults)
1028                 return 0;
1029
1030         faults = task_faults(p, nid);
1031         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1032
1033         return 1000 * faults / total_faults;
1034 }
1035
1036 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1037                                          int dist)
1038 {
1039         unsigned long faults, total_faults;
1040
1041         if (!p->numa_group)
1042                 return 0;
1043
1044         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1045
1046         if (!total_faults)
1047                 return 0;
1048
1049         faults = group_faults(p, nid);
1050         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1051
1052         return 1000 * faults / total_faults;
1053 }
1054
1055 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1056                                 int src_nid, int dst_cpu)
1057 {
1058         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1059         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1060         int last_cpupid, this_cpupid;
1061
1062         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1063
1064         /*
1065          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1066          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1067          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1068          *
1069          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1070          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1071          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1072          *
1073          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1074          * same result twice in a row, given these samples are fully
1075          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1076          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1077          *
1078          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1079          * act on an unlikely task<->page relation.
1080          */
1081         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1082         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1083                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1084                 return false;
1085
1086         /* Always allow migrate on private faults */
1087         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1088                 return true;
1089
1090         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1091         if (!ng)
1092                 return true;
1093
1094         /*
1095          * Do not migrate if the destination is not a node that
1096          * is actively used by this numa group.
1097          */
1098         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1099                 return false;
1100
1101         /*
1102          * Source is a node that is not actively used by this
1103          * numa group, while the destination is. Migrate.
1104          */
1105         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1106                 return true;
1107
1108         /*
1109          * Both source and destination are nodes in active
1110          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1111          * by migrating from more heavily used groups, to less
1112          * heavily used ones, spreading the load around.
1113          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1114          */
1115         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1116 }
1117
1118 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1119 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1120 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1121 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1122 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1123
1124 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1125 struct numa_stats {
1126         unsigned long nr_running;
1127         unsigned long load;
1128
1129         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1130         unsigned long compute_capacity;
1131
1132         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1133         unsigned long task_capacity;
1134         int has_free_capacity;
1135 };
1136
1137 /*
1138  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1139  */
1140 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1141 {
1142         int smt, cpu, cpus = 0;
1143         unsigned long capacity;
1144
1145         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1146         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1147                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1148
1149                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1150                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1151                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1152
1153                 cpus++;
1154         }
1155
1156         /*
1157          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1158          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1159          * not find this node attractive.
1160          *
1161          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1162          * imbalance and bail there.
1163          */
1164         if (!cpus)
1165                 return;
1166
1167         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1168         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1169         capacity = cpus / smt; /* cores */
1170
1171         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1172                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1173         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1174 }
1175
1176 struct task_numa_env {
1177         struct task_struct *p;
1178
1179         int src_cpu, src_nid;
1180         int dst_cpu, dst_nid;
1181
1182         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1183
1184         int imbalance_pct;
1185         int dist;
1186
1187         struct task_struct *best_task;
1188         long best_imp;
1189         int best_cpu;
1190 };
1191
1192 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1193                              struct task_struct *p, long imp)
1194 {
1195         if (env->best_task)
1196                 put_task_struct(env->best_task);
1197         if (p)
1198                 get_task_struct(p);
1199
1200         env->best_task = p;
1201         env->best_imp = imp;
1202         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1203 }
1204
1205 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1206                                 struct task_numa_env *env)
1207 {
1208         long imb, old_imb;
1209         long orig_src_load, orig_dst_load;
1210         long src_capacity, dst_capacity;
1211
1212         /*
1213          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1214          *
1215          * src_load        dst_load
1216          * ------------ vs ---------
1217          * src_capacity    dst_capacity
1218          */
1219         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1220         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1221
1222         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1223         if (dst_load < src_load)
1224                 swap(dst_load, src_load);
1225
1226         /* Is the difference below the threshold? */
1227         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1228               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1229         if (imb <= 0)
1230                 return false;
1231
1232         /*
1233          * The imbalance is above the allowed threshold.
1234          * Compare it with the old imbalance.
1235          */
1236         orig_src_load = env->src_stats.load;
1237         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1238
1239         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1240                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1241
1242         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1243                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1244
1245         /* Would this change make things worse? */
1246         return (imb > old_imb);
1247 }
1248
1249 /*
1250  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1251  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1252  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1253  * be exchanged with the source task
1254  */
1255 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1256                               long taskimp, long groupimp)
1257 {
1258         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1259         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1260         struct task_struct *cur;
1261         long src_load, dst_load;
1262         long load;
1263         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1264         long moveimp = imp;
1265         int dist = env->dist;
1266
1267         rcu_read_lock();
1268
1269         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1270         cur = dst_rq->curr;
1271         /*
1272          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1273          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1274          * is safe under RCU read lock.
1275          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1276          * put_task_struct() after the last schedule().
1277          */
1278         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1279                 cur = NULL;
1280         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1281
1282         /*
1283          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1284          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1285          */
1286         if (cur == env->p)
1287                 goto unlock;
1288
1289         /*
1290          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1291          * source and destination node. Calculate the total differential for
1292          * the source task and potential destination task. The more negative
1293          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1294          * be incurred if the tasks were swapped.
1295          */
1296         if (cur) {
1297                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1298                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1299                         goto unlock;
1300
1301                 /*
1302                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1303                  * in any group then look only at task weights.
1304                  */
1305                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1306                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1307                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1308                         /*
1309                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1310                          * tasks within a group over tiny differences.
1311                          */
1312                         if (cur->numa_group)
1313                                 imp -= imp/16;
1314                 } else {
1315                         /*
1316                          * Compare the group weights. If a task is all by
1317                          * itself (not part of a group), use the task weight
1318                          * instead.
1319                          */
1320                         if (cur->numa_group)
1321                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1322                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1323                         else
1324                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1325                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1326                 }
1327         }
1328
1329         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1330                 goto unlock;
1331
1332         if (!cur) {
1333                 /* Is there capacity at our destination? */
1334                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1335                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1336                         goto unlock;
1337
1338                 goto balance;
1339         }
1340
1341         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1342         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1343                         dst_rq->nr_running == 1)
1344                 goto assign;
1345
1346         /*
1347          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1348          */
1349 balance:
1350         load = task_h_load(env->p);
1351         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1352         src_load = env->src_stats.load - load;
1353
1354         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1355                 /*
1356                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1357                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1358                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1359                  * so an actually idle CPU will win.
1360                  */
1361                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1362                         imp = moveimp - 1;
1363                         cur = NULL;
1364                         goto assign;
1365                 }
1366         }
1367
1368         if (imp <= env->best_imp)
1369                 goto unlock;
1370
1371         if (cur) {
1372                 load = task_h_load(cur);
1373                 dst_load -= load;
1374                 src_load += load;
1375         }
1376
1377         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1378                 goto unlock;
1379
1380         /*
1381          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1382          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1383          */
1384         if (!cur)
1385                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1386
1387 assign:
1388         task_numa_assign(env, cur, imp);
1389 unlock:
1390         rcu_read_unlock();
1391 }
1392
1393 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1394                                 long taskimp, long groupimp)
1395 {
1396         int cpu;
1397
1398         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1399                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1400                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1401                         continue;
1402
1403                 env->dst_cpu = cpu;
1404                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1405         }
1406 }
1407
1408 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1409 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1410 {
1411         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1412         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1413
1414         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1415                 return false;
1416
1417         /*
1418          * Only consider a task move if the source has a higher load
1419          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1420          *
1421          *      src->load                dst->load
1422          * --------------------- vs ---------------------
1423          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1424          */
1425         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1426
1427             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1428                 return true;
1429
1430         return false;
1431 }
1432
1433 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1434 {
1435         struct task_numa_env env = {
1436                 .p = p,
1437
1438                 .src_cpu = task_cpu(p),
1439                 .src_nid = task_node(p),
1440
1441                 .imbalance_pct = 112,
1442
1443                 .best_task = NULL,
1444                 .best_imp = 0,
1445                 .best_cpu = -1
1446         };
1447         struct sched_domain *sd;
1448         unsigned long taskweight, groupweight;
1449         int nid, ret, dist;
1450         long taskimp, groupimp;
1451
1452         /*
1453          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1454          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1455          *
1456          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1457          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1458          * to satisfy here.
1459          */
1460         rcu_read_lock();
1461         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1462         if (sd)
1463                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1464         rcu_read_unlock();
1465
1466         /*
1467          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1468          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1469          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1470          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1471          */
1472         if (unlikely(!sd)) {
1473                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1474                 return -EINVAL;
1475         }
1476
1477         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1478         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1479         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1480         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1481         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1482         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1483         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1484         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1485
1486         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1487         if (numa_has_capacity(&env))
1488                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1489
1490         /*
1491          * Look at other nodes in these cases:
1492          * - there is no space available on the preferred_nid
1493          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1494          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1495          *   we need to check other locations.
1496          */
1497         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1498                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1499                 for_each_online_node(nid) {
1500                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1501                                 continue;
1502
1503                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1504                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1505                                                 dist != env.dist) {
1506                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1507                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1508                         }
1509
1510                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1511                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1512                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1513                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1514                                 continue;
1515
1516                         env.dist = dist;
1517                         env.dst_nid = nid;
1518                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1519                         if (numa_has_capacity(&env))
1520                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1521                 }
1522         }
1523
1524         /*
1525          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1526          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1527          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1528          * settle down.
1529          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1530          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1531          */
1532         if (p->numa_group) {
1533                 if (env.best_cpu == -1)
1534                         nid = env.src_nid;
1535                 else
1536                         nid = env.dst_nid;
1537
1538                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1539                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1540         }
1541
1542         /* No better CPU than the current one was found. */
1543         if (env.best_cpu == -1)
1544                 return -EAGAIN;
1545
1546         /*
1547          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1548          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1549          */
1550         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1551
1552         if (env.best_task == NULL) {
1553                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1554                 if (ret != 0)
1555                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1556                 return ret;
1557         }
1558
1559         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1560         if (ret != 0)
1561                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1562         put_task_struct(env.best_task);
1563         return ret;
1564 }
1565
1566 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1567 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1568 {
1569         unsigned long interval = HZ;
1570
1571         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1572         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1573                 return;
1574
1575         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1576         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1577         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1578
1579         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1580         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1581                 return;
1582
1583         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1584         task_numa_migrate(p);
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1589  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1590  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1591  * located.
1592  *
1593  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1594  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1595  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1596  * only removed when they drop below 3/16.
1597  */
1598 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1599 {
1600         unsigned long faults, max_faults = 0;
1601         int nid;
1602
1603         for_each_online_node(nid) {
1604                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1605                 if (faults > max_faults)
1606                         max_faults = faults;
1607         }
1608
1609         for_each_online_node(nid) {
1610                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1611                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1612                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1613                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1614                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1615                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1616         }
1617 }
1618
1619 /*
1620  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1621  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1622  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1623  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1624  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1625  */
1626 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1627 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1628
1629 /*
1630  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1631  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1632  * the page accesses are shared with other processes.
1633  * Otherwise, decrease the scan period.
1634  */
1635 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1636                         unsigned long shared, unsigned long private)
1637 {
1638         unsigned int period_slot;
1639         int ratio;
1640         int diff;
1641
1642         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1643         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1644
1645         /*
1646          * If there were no record hinting faults then either the task is
1647          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1648          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1649          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1650          * node is overloaded. In either case, scan slower
1651          */
1652         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1653                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1654                         p->numa_scan_period << 1);
1655
1656                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1657                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1658
1659                 return;
1660         }
1661
1662         /*
1663          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1664          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1665          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1666          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1667          */
1668         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1669         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1670         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1671                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1672                 if (!slot)
1673                         slot = 1;
1674                 diff = slot * period_slot;
1675         } else {
1676                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1677
1678                 /*
1679                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1680                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1681                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1682                  * speaking the intent is that there is little point
1683                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1684                  * simply bounce migrations uselessly
1685                  */
1686                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1687                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1688         }
1689
1690         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1691                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1692         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1693 }
1694
1695 /*
1696  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1697  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1698  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1699  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1700  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1701  */
1702 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1703 {
1704         u64 runtime, delta, now;
1705         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1706         now = p->se.exec_start;
1707         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1708
1709         if (p->last_task_numa_placement) {
1710                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1711                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1712         } else {
1713                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1714                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1715         }
1716
1717         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1718         p->last_task_numa_placement = now;
1719
1720         return delta;
1721 }
1722
1723 /*
1724  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1725  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1726  * otherwise workloads might not converge.
1727  */
1728 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1729 {
1730         nodemask_t nodes;
1731         int dist;
1732
1733         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1734         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1735                 return nid;
1736
1737         /*
1738          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1739          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1740          * both the node itself, and on nearby nodes.
1741          */
1742         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1743                 unsigned long score, max_score = 0;
1744                 int node, max_node = nid;
1745
1746                 dist = sched_max_numa_distance;
1747
1748                 for_each_online_node(node) {
1749                         score = group_weight(p, node, dist);
1750                         if (score > max_score) {
1751                                 max_score = score;
1752                                 max_node = node;
1753                         }
1754                 }
1755                 return max_node;
1756         }
1757
1758         /*
1759          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1760          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1761          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1762          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1763          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1764          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1765          * keep the complexity of the search down.
1766          */
1767         nodes = node_online_map;
1768         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1769                 unsigned long max_faults = 0;
1770                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1771                 int a, b;
1772
1773                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1774                 if (!find_numa_distance(dist))
1775                         continue;
1776
1777                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1778                         unsigned long faults = 0;
1779                         nodemask_t this_group;
1780                         nodes_clear(this_group);
1781
1782                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1783                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1784                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1785                                         faults += group_faults(p, b);
1786                                         node_set(b, this_group);
1787                                         node_clear(b, nodes);
1788                                 }
1789                         }
1790
1791                         /* Remember the top group. */
1792                         if (faults > max_faults) {
1793                                 max_faults = faults;
1794                                 max_group = this_group;
1795                                 /*
1796                                  * subtle: at the smallest distance there is
1797                                  * just one node left in each "group", the
1798                                  * winner is the preferred nid.
1799                                  */
1800                                 nid = a;
1801                         }
1802                 }
1803                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1804                 if (!max_faults)
1805                         break;
1806                 nodes = max_group;
1807         }
1808         return nid;
1809 }
1810
1811 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1812 {
1813         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1814         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1815         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1816         unsigned long total_faults;
1817         u64 runtime, period;
1818         spinlock_t *group_lock = NULL;
1819
1820         /*
1821          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1822          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1823          * that the field is read in a single access:
1824          */
1825         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1826         if (p->numa_scan_seq == seq)
1827                 return;
1828         p->numa_scan_seq = seq;
1829         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1830
1831         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1832                        p->numa_faults_locality[1];
1833         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1834
1835         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1836         if (p->numa_group) {
1837                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1838                 spin_lock_irq(group_lock);
1839         }
1840
1841         /* Find the node with the highest number of faults */
1842         for_each_online_node(nid) {
1843                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1844                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1845                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1846                 int priv;
1847
1848                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1849                         long diff, f_diff, f_weight;
1850
1851                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1852                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1853                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1854                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1855
1856                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1857                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1858                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1859                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1860
1861                         /*
1862                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1863                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1864                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1865                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1866                          * faults are less important.
1867                          */
1868                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1869                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1870                                    (total_faults + 1);
1871                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1872                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1873
1874                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1875                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1876                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1877                         p->total_numa_faults += diff;
1878                         if (p->numa_group) {
1879                                 /*
1880                                  * safe because we can only change our own group
1881                                  *
1882                                  * mem_idx represents the offset for a given
1883                                  * nid and priv in a specific region because it
1884                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1885                                  */
1886                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1887                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1888                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1889                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1890                         }
1891                 }
1892
1893                 if (faults > max_faults) {
1894                         max_faults = faults;
1895                         max_nid = nid;
1896                 }
1897
1898                 if (group_faults > max_group_faults) {
1899                         max_group_faults = group_faults;
1900                         max_group_nid = nid;
1901                 }
1902         }
1903
1904         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1905
1906         if (p->numa_group) {
1907                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1908                 spin_unlock_irq(group_lock);
1909                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1910         }
1911
1912         if (max_faults) {
1913                 /* Set the new preferred node */
1914                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1915                         sched_setnuma(p, max_nid);
1916
1917                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1918                         numa_migrate_preferred(p);
1919         }
1920 }
1921
1922 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1923 {
1924         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1925 }
1926
1927 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1928 {
1929         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1930                 kfree_rcu(grp, rcu);
1931 }
1932
1933 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1934                         int *priv)
1935 {
1936         struct numa_group *grp, *my_grp;
1937         struct task_struct *tsk;
1938         bool join = false;
1939         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1940         int i;
1941
1942         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1943                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1944                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1945
1946                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1947                 if (!grp)
1948                         return;
1949
1950                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1951                 spin_lock_init(&grp->lock);
1952                 grp->gid = p->pid;
1953                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1954                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1955                                                 nr_node_ids;
1956
1957                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1958
1959                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1960                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1961
1962                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1963
1964                 grp->nr_tasks++;
1965                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1966         }
1967
1968         rcu_read_lock();
1969         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1970
1971         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1972                 goto no_join;
1973
1974         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1975         if (!grp)
1976                 goto no_join;
1977
1978         my_grp = p->numa_group;
1979         if (grp == my_grp)
1980                 goto no_join;
1981
1982         /*
1983          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1984          * the other task will join us.
1985          */
1986         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1987                 goto no_join;
1988
1989         /*
1990          * Tie-break on the grp address.
1991          */
1992         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1993                 goto no_join;
1994
1995         /* Always join threads in the same process. */
1996         if (tsk->mm == current->mm)
1997                 join = true;
1998
1999         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2000         if (flags & TNF_SHARED)
2001                 join = true;
2002
2003         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2004         *priv = !join;
2005
2006         if (join && !get_numa_group(grp))
2007                 goto no_join;
2008
2009         rcu_read_unlock();
2010
2011         if (!join)
2012                 return;
2013
2014         BUG_ON(irqs_disabled());
2015         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2016
2017         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2018                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2019                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2020         }
2021         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2022         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2023
2024         my_grp->nr_tasks--;
2025         grp->nr_tasks++;
2026
2027         spin_unlock(&my_grp->lock);
2028         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2029
2030         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2031
2032         put_numa_group(my_grp);
2033         return;
2034
2035 no_join:
2036         rcu_read_unlock();
2037         return;
2038 }
2039
2040 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2041 {
2042         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2043         void *numa_faults = p->numa_faults;
2044         unsigned long flags;
2045         int i;
2046
2047         if (grp) {
2048                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2049                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2050                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2051                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2052
2053                 grp->nr_tasks--;
2054                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2055                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2056                 put_numa_group(grp);
2057         }
2058
2059         p->numa_faults = NULL;
2060         kfree(numa_faults);
2061 }
2062
2063 /*
2064  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2065  */
2066 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2067 {
2068         struct task_struct *p = current;
2069         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2070         int cpu_node = task_node(current);
2071         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2072         int priv;
2073
2074         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2075                 return;
2076
2077         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2078         if (!p->mm)
2079                 return;
2080
2081         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2082         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2083                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2084                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2085
2086                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2087                 if (!p->numa_faults)
2088                         return;
2089
2090                 p->total_numa_faults = 0;
2091                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2092         }
2093
2094         /*
2095          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2096          * to be private if the accessing pid has not changed
2097          */
2098         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2099                 priv = 1;
2100         } else {
2101                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2102                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2103                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2104         }
2105
2106         /*
2107          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2108          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2109          * actively using should be counted as local. This allows the
2110          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2111          */
2112         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2113                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2114                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2115                 local = 1;
2116
2117         task_numa_placement(p);
2118
2119         /*
2120          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2121          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2122          */
2123         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2124                 numa_migrate_preferred(p);
2125
2126         if (migrated)
2127                 p->numa_pages_migrated += pages;
2128         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2129                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2130
2131         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2132         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2133         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2134 }
2135
2136 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2137 {
2138         /*
2139          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2140          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2141          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2142          * much of an issue though, since this is just used for
2143          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2144          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2145          */
2146         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2147         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2148 }
2149
2150 /*
2151  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2152  * Triggered from task_tick_numa().
2153  */
2154 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2155 {
2156         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2157         struct task_struct *p = current;
2158         struct mm_struct *mm = p->mm;
2159         struct vm_area_struct *vma;
2160         unsigned long start, end;
2161         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2162         long pages, virtpages;
2163
2164         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2165
2166         work->next = work; /* protect against double add */
2167         /*
2168          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2169          *
2170          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2171          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2172          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2173          * work.
2174          */
2175         if (p->flags & PF_EXITING)
2176                 return;
2177
2178         if (!mm->numa_next_scan) {
2179                 mm->numa_next_scan = now +
2180                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2181         }
2182
2183         /*
2184          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2185          */
2186         migrate = mm->numa_next_scan;
2187         if (time_before(now, migrate))
2188                 return;
2189
2190         if (p->numa_scan_period == 0) {
2191                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2192                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2193         }
2194
2195         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2196         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2197                 return;
2198
2199         /*
2200          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2201          * the next time around.
2202          */
2203         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2204
2205         start = mm->numa_scan_offset;
2206         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2207         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2208         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2209         if (!pages)
2210                 return;
2211
2212
2213         down_read(&mm->mmap_sem);
2214         vma = find_vma(mm, start);
2215         if (!vma) {
2216                 reset_ptenuma_scan(p);
2217                 start = 0;
2218                 vma = mm->mmap;
2219         }
2220         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2221                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2222                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2223                         continue;
2224                 }
2225
2226                 /*
2227                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2228                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2229                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2230                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2231                  */
2232                 if (!vma->vm_mm ||
2233                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2234                         continue;
2235
2236                 /*
2237                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2238                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2239                  */
2240                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2241                         continue;
2242
2243                 do {
2244                         start = max(start, vma->vm_start);
2245                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2246                         end = min(end, vma->vm_end);
2247                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2248
2249                         /*
2250                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2251                          * hpages that have at least one present PTE that
2252                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2253                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2254                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2255                          * areas faster.
2256                          */
2257                         if (nr_pte_updates)
2258                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2259                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2260
2261                         start = end;
2262                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2263                                 goto out;
2264
2265                         cond_resched();
2266                 } while (end != vma->vm_end);
2267         }
2268
2269 out:
2270         /*
2271          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2272          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2273          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2274          * scanner to the start so check it now.
2275          */
2276         if (vma)
2277                 mm->numa_scan_offset = start;
2278         else
2279                 reset_ptenuma_scan(p);
2280         up_read(&mm->mmap_sem);
2281 }
2282
2283 /*
2284  * Drive the periodic memory faults..
2285  */
2286 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2287 {
2288         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2289         u64 period, now;
2290
2291         /*
2292          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2293          */
2294         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2295                 return;
2296
2297         /*
2298          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2299          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2300          * task needs to have done some actual work before we bother with
2301          * NUMA placement.
2302          */
2303         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2304         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2305
2306         if (now > curr->node_stamp + period) {
2307                 if (!curr->node_stamp)
2308                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2309                 curr->node_stamp += period;
2310
2311                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2312                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2313                         task_work_add(curr, work, true);
2314                 }
2315         }
2316 }
2317 #else
2318 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2319 {
2320 }
2321
2322 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2323 {
2324 }
2325
2326 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2327 {
2328 }
2329 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2330
2331 static void
2332 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2333 {
2334         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2335         if (!parent_entity(se))
2336                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2337 #ifdef CONFIG_SMP
2338         if (entity_is_task(se)) {
2339                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2340
2341                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2342                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2343         }
2344 #endif
2345         cfs_rq->nr_running++;
2346 }
2347
2348 static void
2349 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2350 {
2351         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2352         if (!parent_entity(se))
2353                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2354         if (entity_is_task(se)) {
2355                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2356                 list_del_init(&se->group_node);
2357         }
2358         cfs_rq->nr_running--;
2359 }
2360
2361 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2362 # ifdef CONFIG_SMP
2363 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2364 {
2365         long tg_weight;
2366
2367         /*
2368          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2369          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2370          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2371          */
2372         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2373         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2374         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2375
2376         return tg_weight;
2377 }
2378
2379 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2380 {
2381         long tg_weight, load, shares;
2382
2383         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2384         load = cfs_rq->load.weight;
2385
2386         shares = (tg->shares * load);
2387         if (tg_weight)
2388                 shares /= tg_weight;
2389
2390         if (shares < MIN_SHARES)
2391                 shares = MIN_SHARES;
2392         if (shares > tg->shares)
2393                 shares = tg->shares;
2394
2395         return shares;
2396 }
2397 # else /* CONFIG_SMP */
2398 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2399 {
2400         return tg->shares;
2401 }
2402 # endif /* CONFIG_SMP */
2403 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2404                             unsigned long weight)
2405 {
2406         if (se->on_rq) {
2407                 /* commit outstanding execution time */
2408                 if (cfs_rq->curr == se)
2409                         update_curr(cfs_rq);
2410                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2411         }
2412
2413         update_load_set(&se->load, weight);
2414
2415         if (se->on_rq)
2416                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2417 }
2418
2419 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2420
2421 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2422 {
2423         struct task_group *tg;
2424         struct sched_entity *se;
2425         long shares;
2426
2427         tg = cfs_rq->tg;
2428         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2429         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2430                 return;
2431 #ifndef CONFIG_SMP
2432         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2433                 return;
2434 #endif
2435         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2436
2437         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2438 }
2439 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2440 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2441 {
2442 }
2443 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2444
2445 #ifdef CONFIG_SMP
2446 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2447 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2448         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2449         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2450         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2451         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2452         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2453         0x85aac367, 0x82cd8698,
2454 };
2455
2456 /*
2457  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2458  * over-estimates when re-combining.
2459  */
2460 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2461             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2462          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2463         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2464 };
2465
2466 /*
2467  * Approximate:
2468  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2469  */
2470 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2471 {
2472         unsigned int local_n;
2473
2474         if (!n)
2475                 return val;
2476         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2477                 return 0;
2478
2479         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2480         local_n = n;
2481
2482         /*
2483          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2484          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2485          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2486          *
2487          * To achieve constant time decay_load.
2488          */
2489         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2490                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2491                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2492         }
2493
2494         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2495         return val;
2496 }
2497
2498 /*
2499  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2500  * average will be: \Sum 1024*y^n
2501  *
2502  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2503  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2504  */
2505 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2506 {
2507         u32 contrib = 0;
2508
2509         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2510                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2511         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2512                 return LOAD_AVG_MAX;
2513
2514         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2515         do {
2516                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2517                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2518
2519                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2520         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2521
2522         contrib = decay_load(contrib, n);
2523         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2524 }
2525
2526 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2527 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2528 #endif
2529
2530 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2531
2532 /*
2533  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2534  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2535  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2536  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2537  *
2538  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2539  *      p0            p1           p2
2540  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2541  *
2542  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2543  *
2544  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2545  * following representation of historical load:
2546  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2547  *
2548  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2549  *   y^32 = 0.5
2550  *
2551  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2552  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2553  * (u_0).
2554  *
2555  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2556  * sum again by y is sufficient to update:
2557  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2558  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2559  */
2560 static __always_inline int
2561 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2562                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2563 {
2564         u64 delta, scaled_delta, periods;
2565         u32 contrib;
2566         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2567         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2568
2569         delta = now - sa->last_update_time;
2570         /*
2571          * This should only happen when time goes backwards, which it
2572          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2573          */
2574         if ((s64)delta < 0) {
2575                 sa->last_update_time = now;
2576                 return 0;
2577         }
2578
2579         /*
2580          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2581          * approximation of 1us and fast to compute.
2582          */
2583         delta >>= 10;
2584         if (!delta)
2585                 return 0;
2586         sa->last_update_time = now;
2587
2588         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2589         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2590         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2591
2592         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2593         delta_w = sa->period_contrib;
2594         if (delta + delta_w >= 1024) {
2595                 decayed = 1;
2596
2597                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2598                 sa->period_contrib = 0;
2599
2600                 /*
2601                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2602                  * out how much from delta we need to complete the current
2603                  * period and accrue it.
2604                  */
2605                 delta_w = 1024 - delta_w;
2606                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2607                 if (weight) {
2608                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2609                         if (cfs_rq) {
2610                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2611                                                 weight * scaled_delta_w;
2612                         }
2613                 }
2614                 if (running)
2615                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2616
2617                 delta -= delta_w;
2618
2619                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2620                 periods = delta / 1024;
2621                 delta %= 1024;
2622
2623                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2624                 if (cfs_rq) {
2625                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2626                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2627                 }
2628                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2629
2630                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2631                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2632                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2633                 if (weight) {
2634                         sa->load_sum += weight * contrib;
2635                         if (cfs_rq)
2636                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2637                 }
2638                 if (running)
2639                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2640         }
2641
2642         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2643         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2644         if (weight) {
2645                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2646                 if (cfs_rq)
2647                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2648         }
2649         if (running)
2650                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2651
2652         sa->period_contrib += delta;
2653
2654         if (decayed) {
2655                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2656                 if (cfs_rq) {
2657                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2658                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2659                 }
2660                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2661         }
2662
2663         return decayed;
2664 }
2665
2666 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2667 /*
2668  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2669  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2670  */
2671 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2672 {
2673         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2674
2675         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2676                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2677                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2678         }
2679 }
2680
2681 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2682 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2683 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2684
2685 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2686
2687 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2688 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2689 {
2690         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2691         int decayed, removed = 0;
2692
2693         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2694                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2695                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2696                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2697                 removed = 1;
2698         }
2699
2700         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2701                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2702                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2703                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2704         }
2705
2706         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2707                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2708
2709 #ifndef CONFIG_64BIT
2710         smp_wmb();
2711         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2712 #endif
2713
2714         return decayed || removed;
2715 }
2716
2717 /* Update task and its cfs_rq load average */
2718 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2719 {
2720         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2721         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2722         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2723
2724         /*
2725          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2726          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2727          */
2728         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2729                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2730                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2731
2732         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2733                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2734
2735         if (entity_is_task(se))
2736                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg);
2737 }
2738
2739 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2740 {
2741         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2742                 goto skip_aging;
2743
2744         /*
2745          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2746          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2747          */
2748         if (se->avg.last_update_time) {
2749                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2750                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2751
2752                 /*
2753                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2754                  * absent from the fair class for too long.
2755                  */
2756         }
2757
2758 skip_aging:
2759         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2760         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2761         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2762         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2763         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2764 }
2765
2766 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2767 {
2768         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2769                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2770                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2771
2772         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2773         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2774         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2775         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2776 }
2777
2778 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2779 static inline void
2780 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2781 {
2782         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2783         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2784         int migrated, decayed;
2785
2786         migrated = !sa->last_update_time;
2787         if (!migrated) {
2788                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2789                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2790                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2791         }
2792
2793         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2794
2795         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2796         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2797
2798         if (migrated)
2799                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2800
2801         if (decayed || migrated)
2802                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2803 }
2804
2805 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2806 static inline void
2807 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2808 {
2809         update_load_avg(se, 1);
2810
2811         cfs_rq->runnable_load_avg =
2812                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2813         cfs_rq->runnable_load_sum =
2814                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2815 }
2816
2817 #ifndef CONFIG_64BIT
2818 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2819 {
2820         u64 last_update_time_copy;
2821         u64 last_update_time;
2822
2823         do {
2824                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2825                 smp_rmb();
2826                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2827         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2828
2829         return last_update_time;
2830 }
2831 #else
2832 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2833 {
2834         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2835 }
2836 #endif
2837
2838 /*
2839  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2840  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2841  */
2842 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2843 {
2844         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2845         u64 last_update_time;
2846
2847         /*
2848          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2849          * from its (source) cfs_rq
2850          */
2851         if (se->avg.last_update_time == 0)
2852                 return;
2853
2854         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2855
2856         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2857         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2858         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2859 }
2860
2861 /*
2862  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2863  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2864  * be the only way to update the runnable statistic.
2865  */
2866 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2867 {
2868 }
2869
2870 /*
2871  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2872  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2873  * be the only way to update the runnable statistic.
2874  */
2875 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2876 {
2877 }
2878
2879 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2880 {
2881         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2882 }
2883
2884 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2885 {
2886         return cfs_rq->avg.load_avg;
2887 }
2888
2889 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2890
2891 #else /* CONFIG_SMP */
2892
2893 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2894 static inline void
2895 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2896 static inline void
2897 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2898 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2899
2900 static inline void
2901 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2902 static inline void
2903 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2904
2905 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2906 {
2907         return 0;
2908 }
2909
2910 #endif /* CONFIG_SMP */
2911
2912 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2913 {
2914 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2915         struct task_struct *tsk = NULL;
2916
2917         if (entity_is_task(se))
2918                 tsk = task_of(se);
2919
2920         if (se->statistics.sleep_start) {
2921                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2922
2923                 if ((s64)delta < 0)
2924                         delta = 0;
2925
2926                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2927                         se->statistics.sleep_max = delta;
2928
2929                 se->statistics.sleep_start = 0;
2930                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2931
2932                 if (tsk) {
2933                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2934                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2935                 }
2936         }
2937         if (se->statistics.block_start) {
2938                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2939
2940                 if ((s64)delta < 0)
2941                         delta = 0;
2942
2943                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2944                         se->statistics.block_max = delta;
2945
2946                 se->statistics.block_start = 0;
2947                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2948
2949                 if (tsk) {
2950                         if (tsk->in_iowait) {
2951                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2952                                 se->statistics.iowait_count++;
2953                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2954                         }
2955
2956                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2957
2958                         /*
2959                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2960                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2961                          * amount of time that the task spent sleeping:
2962                          */
2963                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2964                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2965                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2966                                                 delta >> 20);
2967                         }
2968                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2969                 }
2970         }
2971 #endif
2972 }
2973
2974 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2975 {
2976 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2977         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2978
2979         if (d < 0)
2980                 d = -d;
2981
2982         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2983                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2984 #endif
2985 }
2986
2987 static void
2988 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2989 {
2990         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2991
2992         /*
2993          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2994          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2995          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2996          * stays open at the end.
2997          */
2998         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2999                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3000
3001         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3002         if (!initial) {
3003                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3004
3005                 /*
3006                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3007                  * for a gentler effect of sleepers:
3008                  */
3009                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3010                         thresh >>= 1;
3011
3012                 vruntime -= thresh;
3013         }
3014
3015         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3016         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3017 }
3018
3019 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3020
3021 static void
3022 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3023 {
3024         /*
3025          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3026          * through calling update_curr().
3027          */
3028         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3029                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3030
3031         /*
3032          * Update run-time statistics of the 'current'.
3033          */
3034         update_curr(cfs_rq);
3035         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3036         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3037         update_cfs_shares(cfs_rq);
3038
3039         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3040                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3041                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3042         }
3043
3044         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3045         check_spread(cfs_rq, se);
3046         if (se != cfs_rq->curr)
3047                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3048         se->on_rq = 1;
3049
3050         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3051                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3052                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3053         }
3054 }
3055
3056 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3057 {
3058         for_each_sched_entity(se) {
3059                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3060                 if (cfs_rq->last != se)
3061                         break;
3062
3063                 cfs_rq->last = NULL;
3064         }
3065 }
3066
3067 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3068 {
3069         for_each_sched_entity(se) {
3070                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3071                 if (cfs_rq->next != se)
3072                         break;
3073
3074                 cfs_rq->next = NULL;
3075         }
3076 }
3077
3078 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3079 {
3080         for_each_sched_entity(se) {
3081                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3082                 if (cfs_rq->skip != se)
3083                         break;
3084
3085                 cfs_rq->skip = NULL;
3086         }
3087 }
3088
3089 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3090 {
3091         if (cfs_rq->last == se)
3092                 __clear_buddies_last(se);
3093
3094         if (cfs_rq->next == se)
3095                 __clear_buddies_next(se);
3096
3097         if (cfs_rq->skip == se)
3098                 __clear_buddies_skip(se);
3099 }
3100
3101 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3102
3103 static void
3104 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3105 {
3106         /*
3107          * Update run-time statistics of the 'current'.
3108          */
3109         update_curr(cfs_rq);
3110         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3111
3112         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3113         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3114 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3115                 if (entity_is_task(se)) {
3116                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3117
3118                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3119                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3120                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3121                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3122                 }
3123 #endif
3124         }
3125
3126         clear_buddies(cfs_rq, se);
3127
3128         if (se != cfs_rq->curr)
3129                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3130         se->on_rq = 0;
3131         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3132
3133         /*
3134          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3135          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3136          * movement in our normalized position.
3137          */
3138         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3139                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3140
3141         /* return excess runtime on last dequeue */
3142         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3143
3144         update_min_vruntime(cfs_rq);
3145         update_cfs_shares(cfs_rq);
3146 }
3147
3148 /*
3149  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3150  */
3151 static void
3152 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3153 {
3154         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3155         struct sched_entity *se;
3156         s64 delta;
3157
3158         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3159         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3160         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3161                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3162                 /*
3163                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3164                  * re-elected due to buddy favours.
3165                  */
3166                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3167                 return;
3168         }
3169
3170         /*
3171          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3172          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3173          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3174          */
3175         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3176                 return;
3177
3178         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3179         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3180
3181         if (delta < 0)
3182                 return;
3183
3184         if (delta > ideal_runtime)
3185                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3186 }
3187
3188 static void
3189 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3190 {
3191         /* 'current' is not kept within the tree. */
3192         if (se->on_rq) {
3193                 /*
3194                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3195                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3196                  * runqueue.
3197                  */
3198                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3199                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3200                 update_load_avg(se, 1);
3201         }
3202
3203         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3204         cfs_rq->curr = se;
3205 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3206         /*
3207          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3208          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3209          * when there are only lesser-weight tasks around):
3210          */
3211         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3212                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3213                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3214         }
3215 #endif
3216         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3217 }
3218
3219 static int
3220 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3221
3222 /*
3223  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3224  * 1) keep things fair between processes/task groups
3225  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3226  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3227  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3228  */
3229 static struct sched_entity *
3230 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3231 {
3232         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3233         struct sched_entity *se;
3234
3235         /*
3236          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3237          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3238          */
3239         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3240                 left = curr;
3241
3242         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3243
3244         /*
3245          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3246          * be done without getting too unfair.
3247          */
3248         if (cfs_rq->skip == se) {
3249                 struct sched_entity *second;
3250
3251                 if (se == curr) {
3252                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3253                 } else {
3254                         second = __pick_next_entity(se);
3255                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3256                                 second = curr;
3257                 }
3258
3259                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3260                         se = second;
3261         }
3262
3263         /*
3264          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3265          */
3266         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3267                 se = cfs_rq->last;
3268
3269         /*
3270          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3271          */
3272         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3273                 se = cfs_rq->next;
3274
3275         clear_buddies(cfs_rq, se);
3276
3277         return se;
3278 }
3279
3280 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3281
3282 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3283 {
3284         /*
3285          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3286          * was not called and update_curr() has to be done:
3287          */
3288         if (prev->on_rq)
3289                 update_curr(cfs_rq);
3290
3291         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3292         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3293
3294         check_spread(cfs_rq, prev);
3295         if (prev->on_rq) {
3296                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3297                 /* Put 'current' back into the tree. */
3298                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3299                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3300                 update_load_avg(prev, 0);
3301         }
3302         cfs_rq->curr = NULL;
3303 }
3304
3305 static void
3306 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3307 {
3308         /*
3309          * Update run-time statistics of the 'current'.
3310          */
3311         update_curr(cfs_rq);
3312
3313         /*
3314          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3315          */
3316         update_load_avg(curr, 1);
3317         update_cfs_shares(cfs_rq);
3318
3319 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3320         /*
3321          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3322          * validating it and just reschedule.
3323          */
3324         if (queued) {
3325                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3326                 return;
3327         }
3328         /*
3329          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3330          */
3331         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3332                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3333                 return;
3334 #endif
3335
3336         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3337                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3338 }
3339
3340
3341 /**************************************************
3342  * CFS bandwidth control machinery
3343  */
3344
3345 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3346
3347 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3348 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3349
3350 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3351 {
3352         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3353 }
3354
3355 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3356 {
3357         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3358 }
3359
3360 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3361 {
3362         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3363 }
3364 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3365 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3366 {
3367         return true;
3368 }
3369
3370 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3371 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3372 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3373
3374 /*
3375  * default period for cfs group bandwidth.
3376  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3377  */
3378 static inline u64 default_cfs_period(void)
3379 {
3380         return 100000000ULL;
3381 }
3382
3383 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3384 {
3385         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3386 }
3387
3388 /*
3389  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3390  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3391  * additional synchronization around rq->lock.
3392  *
3393  * requires cfs_b->lock
3394  */
3395 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3396 {
3397         u64 now;
3398
3399         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3400                 return;
3401
3402         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3403         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3404         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3405 }
3406
3407 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3408 {
3409         return &tg->cfs_bandwidth;
3410 }
3411
3412 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3413 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3414 {
3415         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3416                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3417
3418         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3419 }
3420
3421 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3422 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3423 {
3424         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3425         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3426         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3427
3428         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3429         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3430
3431         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3432         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3433                 amount = min_amount;
3434         else {
3435                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3436
3437                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3438                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3439                         cfs_b->runtime -= amount;
3440                         cfs_b->idle = 0;
3441                 }
3442         }
3443         expires = cfs_b->runtime_expires;
3444         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3445
3446         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3447         /*
3448          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3449          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3450          * issued.
3451          */
3452         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3453                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3454
3455         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3456 }
3457
3458 /*
3459  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3460  * fact that rq->clock snapshots this value.
3461  */
3462 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3463 {
3464         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3465
3466         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3467         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3468                 return;
3469
3470         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3471                 return;
3472
3473         /*
3474          * If the local deadline has passed we have to consider the
3475          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3476          * has not truly expired.
3477          *
3478          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3479          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3480          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3481          * exact equality, so a partial write will still work.
3482          */
3483
3484         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3485                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3486                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3487         } else {
3488                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3489                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3490         }
3491 }
3492
3493 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3494 {
3495         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3496         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3497         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3498
3499         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3500                 return;
3501
3502         /*
3503          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3504          * hierarchy can be throttled
3505          */
3506         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3507                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3508 }
3509
3510 static __always_inline
3511 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3512 {
3513         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3514                 return;
3515
3516         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3517 }
3518
3519 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3520 {
3521         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3522 }
3523
3524 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3525 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3526 {
3527         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3528 }
3529
3530 /*
3531  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3532  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3533  * load-balance operations.
3534  */
3535 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3536                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3537 {
3538         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3539
3540         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3541         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3542
3543         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3544                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3545 }
3546
3547 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3548 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3549 {
3550         struct rq *rq = data;
3551         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3552
3553         cfs_rq->throttle_count--;
3554 #ifdef CONFIG_SMP
3555         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3556                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3557                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3558                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3559         }
3560 #endif
3561
3562         return 0;
3563 }
3564
3565 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3566 {
3567         struct rq *rq = data;
3568         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3569
3570         /* group is entering throttled state, stop time */
3571         if (!cfs_rq->throttle_count)
3572                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3573         cfs_rq->throttle_count++;
3574
3575         return 0;
3576 }
3577
3578 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3579 {
3580         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3581         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3582         struct sched_entity *se;
3583         long task_delta, dequeue = 1;
3584         bool empty;
3585
3586         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3587
3588         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3589         rcu_read_lock();
3590         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3591         rcu_read_unlock();
3592
3593         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3594         for_each_sched_entity(se) {
3595                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3596                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3597                 if (!se->on_rq)
3598                         break;
3599
3600                 if (dequeue)
3601                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3602                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3603
3604                 if (qcfs_rq->load.weight)
3605                         dequeue = 0;
3606         }
3607
3608         if (!se)
3609                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3610
3611         cfs_rq->throttled = 1;
3612         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3613         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3614         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3615
3616         /*
3617          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3618          * distribute_cfs_runtime will not see us
3619          */
3620         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3621
3622         /*
3623          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3624          * timer is running.
3625          */
3626         if (empty)
3627                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3628
3629         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3630 }
3631
3632 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3633 {
3634         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3635         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3636         struct sched_entity *se;
3637         int enqueue = 1;
3638         long task_delta;
3639
3640         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3641
3642         cfs_rq->throttled = 0;
3643
3644         update_rq_clock(rq);
3645
3646         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3647         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3648         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3649         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3650
3651         /* update hierarchical throttle state */
3652         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3653
3654         if (!cfs_rq->load.weight)
3655                 return;
3656
3657         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3658         for_each_sched_entity(se) {
3659                 if (se->on_rq)
3660                         enqueue = 0;
3661
3662                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3663                 if (enqueue)
3664                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3665                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3666
3667                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3668                         break;
3669         }
3670
3671         if (!se)
3672                 add_nr_running(rq, task_delta);
3673
3674         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3675         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3676                 resched_curr(rq);
3677 }
3678
3679 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3680                 u64 remaining, u64 expires)
3681 {
3682         struct cfs_rq *cfs_rq;
3683         u64 runtime;
3684         u64 starting_runtime = remaining;
3685
3686         rcu_read_lock();
3687         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3688                                 throttled_list) {
3689                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3690
3691                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3692                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3693                         goto next;
3694
3695                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3696                 if (runtime > remaining)
3697                         runtime = remaining;
3698                 remaining -= runtime;
3699
3700                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3701                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3702
3703                 /* we check whether we're throttled above */
3704                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3705                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3706
3707 next:
3708                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3709
3710                 if (!remaining)
3711                         break;
3712         }
3713         rcu_read_unlock();
3714
3715         return starting_runtime - remaining;
3716 }
3717
3718 /*
3719  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3720  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3721  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3722  * used to track this state.
3723  */
3724 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3725 {
3726         u64 runtime, runtime_expires;
3727         int throttled;
3728
3729         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3730         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3731                 goto out_deactivate;
3732
3733         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3734         cfs_b->nr_periods += overrun;
3735
3736         /*
3737          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3738          * we're going inactive then everything else can be deferred
3739          */
3740         if (cfs_b->idle && !throttled)
3741                 goto out_deactivate;
3742
3743         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3744
3745         if (!throttled) {
3746                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3747                 cfs_b->idle = 1;
3748                 return 0;
3749         }
3750
3751         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3752         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3753
3754         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3755
3756         /*
3757          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3758          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3759          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3760          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3761          * only by limited amounts in that extreme case.
3762          */
3763         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3764                 runtime = cfs_b->runtime;
3765                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3766                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3767                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3768                                                  runtime_expires);
3769                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3770
3771                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3772
3773                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3774         }
3775
3776         /*
3777          * While we are ensured activity in the period following an
3778          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3779          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3780          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3781          */
3782         cfs_b->idle = 0;
3783
3784         return 0;
3785
3786 out_deactivate:
3787         return 1;
3788 }
3789
3790 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3791 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3792 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3793 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3794 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3795 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3796
3797 /*
3798  * Are we near the end of the current quota period?
3799  *
3800  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3801  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3802  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3803  */
3804 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3805 {
3806         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3807         u64 remaining;
3808
3809         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3810         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3811                 return 1;
3812
3813         /* is a quota refresh about to occur? */
3814         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3815         if (remaining < min_expire)
3816                 return 1;
3817
3818         return 0;
3819 }
3820
3821 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3822 {
3823         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3824
3825         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3826         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3827                 return;
3828
3829         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3830                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3831                         HRTIMER_MODE_REL);
3832 }
3833
3834 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3835 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3836 {
3837         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3838         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3839
3840         if (slack_runtime <= 0)
3841                 return;
3842
3843         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3844         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3845             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3846                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3847
3848                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3849                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3850                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3851                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3852         }
3853         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3854
3855         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3856         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3857 }
3858
3859 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3860 {
3861         if (!cfs_bandwidth_used())
3862                 return;
3863
3864         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3865                 return;
3866
3867         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3868 }
3869
3870 /*
3871  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3872  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3873  */
3874 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3875 {
3876         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3877         u64 expires;
3878
3879         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3880         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3881         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3882                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3883                 return;
3884         }
3885
3886         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3887                 runtime = cfs_b->runtime;
3888
3889         expires = cfs_b->runtime_expires;
3890         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3891
3892         if (!runtime)
3893                 return;
3894
3895         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3896
3897         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3898         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3899                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3900         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3901 }
3902
3903 /*
3904  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3905  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3906  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3907  */
3908 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3909 {
3910         if (!cfs_bandwidth_used())
3911                 return;
3912
3913         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3914         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3915                 return;
3916
3917         /* ensure the group is not already throttled */
3918         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3919                 return;
3920
3921         /* update runtime allocation */
3922         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3923         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3924                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3925 }
3926
3927 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3928 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3929 {
3930         if (!cfs_bandwidth_used())
3931                 return false;
3932
3933         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3934                 return false;
3935
3936         /*
3937          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3938          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3939          */
3940         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3941                 return true;
3942
3943         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3944         return true;
3945 }
3946
3947 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3948 {
3949         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3950                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3951
3952         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3953
3954         return HRTIMER_NORESTART;
3955 }
3956
3957 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3958 {
3959         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3960                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3961         int overrun;
3962         int idle = 0;
3963
3964         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3965         for (;;) {
3966                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3967                 if (!overrun)
3968                         break;
3969
3970                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3971         }
3972         if (idle)
3973                 cfs_b->period_active = 0;
3974         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3975
3976         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3977 }
3978
3979 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3980 {
3981         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3982         cfs_b->runtime = 0;
3983         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3984         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3985
3986         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3987         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3988         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3989         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3990         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3991 }
3992
3993 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3994 {
3995         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3996         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3997 }
3998
3999 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4000 {
4001         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4002
4003         if (!cfs_b->period_active) {
4004                 cfs_b->period_active = 1;
4005                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4006                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4007         }
4008 }
4009
4010 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4011 {
4012         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4013         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4014                 return;
4015
4016         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4017         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4018 }
4019
4020 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4021 {
4022         struct cfs_rq *cfs_rq;
4023
4024         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4025                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4026
4027                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4028                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4029                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4030         }
4031 }
4032
4033 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4034 {
4035         struct cfs_rq *cfs_rq;
4036
4037         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4038                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4039                         continue;
4040
4041                 /*
4042                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4043                  * there's some valid quota amount
4044                  */
4045                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4046                 /*
4047                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4048                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4049                  */
4050                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4051
4052                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4053                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4054         }
4055 }
4056
4057 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4058 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4059 {
4060         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4061 }
4062
4063 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4064 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4065 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4066 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4067
4068 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4069 {
4070         return 0;
4071 }
4072
4073 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4074 {
4075         return 0;
4076 }
4077
4078 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4079                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4080 {
4081         return 0;
4082 }
4083
4084 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4085
4086 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4087 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4088 #endif
4089
4090 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4091 {
4092         return NULL;
4093 }
4094 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4095 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4096 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4097
4098 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4099
4100 /**************************************************
4101  * CFS operations on tasks:
4102  */
4103
4104 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4105 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4106 {
4107         struct sched_entity *se = &p->se;
4108         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4109
4110         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4111
4112         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4113                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4114                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4115                 s64 delta = slice - ran;
4116
4117                 if (delta < 0) {
4118                         if (rq->curr == p)
4119                                 resched_curr(rq);
4120                         return;
4121                 }
4122                 hrtick_start(rq, delta);
4123         }
4124 }
4125
4126 /*
4127  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4128  * current task is from our class and nr_running is low enough
4129  * to matter.
4130  */
4131 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4132 {
4133         struct task_struct *curr = rq->curr;
4134
4135         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4136                 return;
4137
4138         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4139                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4140 }
4141 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4142 static inline void
4143 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4144 {
4145 }
4146
4147 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4148 {
4149 }
4150 #endif
4151
4152 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4153
4154 static void update_capacity_of(int cpu)
4155 {
4156         unsigned long req_cap;
4157
4158         if (!sched_freq())
4159                 return;
4160
4161         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4162         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4163         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4164         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4165 }
4166
4167 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4168
4169 /*
4170  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4171  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4172  * then put the task into the rbtree:
4173  */
4174 static void
4175 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4176 {
4177         struct cfs_rq *cfs_rq;
4178         struct sched_entity *se = &p->se;
4179         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4180         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4181
4182         for_each_sched_entity(se) {
4183                 if (se->on_rq)
4184                         break;
4185                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4186                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4187
4188                 /*
4189                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4190                  *
4191                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4192                  * post the final h_nr_running increment below.
4193                 */
4194                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4195                         break;
4196                 cfs_rq->h_nr_running++;
4197
4198                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4199         }
4200
4201         for_each_sched_entity(se) {
4202                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4203                 cfs_rq->h_nr_running++;
4204
4205                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4206                         break;
4207
4208                 update_load_avg(se, 1);
4209                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4210         }
4211
4212         if (!se) {
4213                 add_nr_running(rq, 1);
4214                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4215                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4216                         rq->rd->overutilized = true;
4217
4218                 schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4219
4220                 /*
4221                  * We want to potentially trigger a freq switch
4222                  * request only for tasks that are waking up; this is
4223                  * because we get here also during load balancing, but
4224                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4225                  * request after load balancing is done.
4226                  */
4227                 if (task_new || task_wakeup)
4228                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4229         }
4230         hrtick_update(rq);
4231 }
4232
4233 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4234
4235 /*
4236  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4237  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4238  * update the fair scheduling stats:
4239  */
4240 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4241 {
4242         struct cfs_rq *cfs_rq;
4243         struct sched_entity *se = &p->se;
4244         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4245
4246         for_each_sched_entity(se) {
4247                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4248                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4249
4250                 /*
4251                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4252                  *
4253                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4254                  * post the final h_nr_running decrement below.
4255                 */
4256                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4257                         break;
4258                 cfs_rq->h_nr_running--;
4259
4260                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4261                 if (cfs_rq->load.weight) {
4262                         /*
4263                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4264                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4265                          */
4266                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4267                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4268
4269                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4270                         se = parent_entity(se);
4271                         break;
4272                 }
4273                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4274         }
4275
4276         for_each_sched_entity(se) {
4277                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4278                 cfs_rq->h_nr_running--;
4279
4280                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4281                         break;
4282
4283                 update_load_avg(se, 1);
4284                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4285         }
4286
4287         if (!se) {
4288                 sub_nr_running(rq, 1);
4289                 schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4290
4291                 /*
4292                  * We want to potentially trigger a freq switch
4293                  * request only for tasks that are going to sleep;
4294                  * this is because we get here also during load
4295                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4296                  * trigger as single request after load balancing is
4297                  * done.
4298                  */
4299                 if (task_sleep) {
4300                         if (rq->cfs.nr_running)
4301                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4302                         else if (sched_freq())
4303                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4304                 }
4305         }
4306         hrtick_update(rq);
4307 }
4308
4309 #ifdef CONFIG_SMP
4310
4311 /*
4312  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4313  */
4314
4315 /*
4316  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4317  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4318  *
4319  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4320  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4321  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4322  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4323  *
4324  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4325  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4326  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4327  *
4328  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4329  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4330  * particular idx is approximated to be zero.
4331  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4332  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4333  * based on 128 point scale.
4334  * Example:
4335  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4336  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4337  *
4338  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4339  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4340  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4341  */
4342 #define DEGRADE_SHIFT           7
4343 static const unsigned char
4344                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4345 static const unsigned char
4346                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4347                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4348                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4349                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4350                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4351                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4352
4353 /*
4354  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4355  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4356  * adding any new load.
4357  */
4358 static unsigned long
4359 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4360 {
4361         int j = 0;
4362
4363         if (!missed_updates)
4364                 return load;
4365
4366         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4367                 return 0;
4368
4369         if (idx == 1)
4370                 return load >> missed_updates;
4371
4372         while (missed_updates) {
4373                 if (missed_updates % 2)
4374                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4375
4376                 missed_updates >>= 1;
4377                 j++;
4378         }
4379         return load;
4380 }
4381
4382 /*
4383  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4384  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4385  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4386  */
4387 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4388                               unsigned long pending_updates)
4389 {
4390         int i, scale;
4391
4392         this_rq->nr_load_updates++;
4393
4394         /* Update our load: */
4395         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4396         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4397                 unsigned long old_load, new_load;
4398
4399                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4400
4401                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4402                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4403                 new_load = this_load;
4404                 /*
4405                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4406                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4407                  * example.
4408                  */
4409                 if (new_load > old_load)
4410                         new_load += scale - 1;
4411
4412                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4413         }
4414
4415         sched_avg_update(this_rq);
4416 }
4417
4418 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4419 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4420 {
4421         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4422 }
4423
4424 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4425 /*
4426  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4427  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4428  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4429  *
4430  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4431  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4432  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4433  * (tick_nohz_idle_exit).
4434  *
4435  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4436  */
4437
4438 /*
4439  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4440  * idle balance.
4441  */
4442 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4443 {
4444         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4445         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4446         unsigned long pending_updates;
4447
4448         /*
4449          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4450          */
4451         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4452                 return;
4453
4454         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4455         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4456
4457         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4458 }
4459
4460 /*
4461  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4462  */
4463 void update_cpu_load_nohz(void)
4464 {
4465         struct rq *this_rq = this_rq();
4466         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4467         unsigned long pending_updates;
4468
4469         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4470                 return;
4471
4472         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4473         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4474         if (pending_updates) {
4475                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4476                 /*
4477                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4478                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4479                  */
4480                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4481         }
4482         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4483 }
4484 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4485
4486 /*
4487  * Called from scheduler_tick()
4488  */
4489 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4490 {
4491         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4492         /*
4493          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4494          */
4495         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4496         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4497 }
4498
4499 /*
4500  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4501  * according to the scheduling class and "nice" value.
4502  *
4503  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4504  * balance conservatively.
4505  */
4506 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4507 {
4508         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4509         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4510
4511         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4512                 return total;
4513
4514         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4515 }
4516
4517 /*
4518  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4519  * according to the scheduling class and "nice" value.
4520  */
4521 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4522 {
4523         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4524         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4525
4526         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4527                 return total;
4528
4529         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4530 }
4531
4532
4533 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4534 {
4535         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4536         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4537         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4538
4539         if (nr_running)
4540                 return load_avg / nr_running;
4541
4542         return 0;
4543 }
4544
4545 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4546 {
4547         /*
4548          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4549          * about the boundary, really active task won't care
4550          * about the loss.
4551          */
4552         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4553                 current->wakee_flips >>= 1;
4554                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4555         }
4556
4557         if (current->last_wakee != p) {
4558                 current->last_wakee = p;
4559                 current->wakee_flips++;
4560         }
4561 }
4562
4563 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4564 {
4565         struct sched_entity *se = &p->se;
4566         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4567         u64 min_vruntime;
4568
4569 #ifndef CONFIG_64BIT
4570         u64 min_vruntime_copy;
4571
4572         do {
4573                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4574                 smp_rmb();
4575                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4576         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4577 #else
4578         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4579 #endif
4580
4581         se->vruntime -= min_vruntime;
4582         record_wakee(p);
4583 }
4584
4585 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4586 /*
4587  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4588  *
4589  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4590  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4591  * can calculate the shift in shares.
4592  *
4593  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4594  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4595  * total group weight.
4596  *
4597  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4598  * distribution (s_i) using:
4599  *
4600  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4601  *
4602  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4603  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4604  * shares distribution (s_i):
4605  *
4606  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4607  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4608  *
4609  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4610  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4611  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4612  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4613  *
4614  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4615  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4616  *
4617  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4618  *
4619  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4620  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4621  * weight and shares distributions like:
4622  *
4623  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4624  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4625  *
4626  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4627  *
4628  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4629  *
4630  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4631  *
4632  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4633  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4634  * 4/7) times the weight of the group.
4635  */
4636 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4637 {
4638         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4639
4640         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4641                 return wl;
4642
4643         for_each_sched_entity(se) {
4644                 long w, W;
4645
4646                 tg = se->my_q->tg;
4647
4648                 /*
4649                  * W = @wg + \Sum rw_j
4650                  */
4651                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4652
4653                 /*
4654                  * w = rw_i + @wl
4655                  */
4656                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4657
4658                 /*
4659                  * wl = S * s'_i; see (2)
4660                  */
4661                 if (W > 0 && w < W)
4662                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4663                 else
4664                         wl = tg->shares;
4665
4666                 /*
4667                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4668                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4669                  * calc_cfs_shares().
4670                  */
4671                 if (wl < MIN_SHARES)
4672                         wl = MIN_SHARES;
4673
4674                 /*
4675                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4676                  */
4677                 wl -= se->avg.load_avg;
4678
4679                 /*
4680                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4681                  * the final effective load change on the root group. Since
4682                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4683                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4684                  * resulting from this level per the above.
4685                  */
4686                 wg = 0;
4687         }
4688
4689         return wl;
4690 }
4691 #else
4692
4693 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4694 {
4695         return wl;
4696 }
4697
4698 #endif
4699
4700 static inline bool energy_aware(void)
4701 {
4702         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4703 }
4704
4705 struct energy_env {
4706         struct sched_group      *sg_top;
4707         struct sched_group      *sg_cap;
4708         int                     cap_idx;
4709         int                     util_delta;
4710         int                     src_cpu;
4711         int                     dst_cpu;
4712         int                     energy;
4713         int                     payoff;
4714         struct task_struct      *task;
4715         struct {
4716                 int before;
4717                 int after;
4718                 int delta;
4719                 int diff;
4720         } nrg;
4721         struct {
4722                 int before;
4723                 int after;
4724                 int delta;
4725         } cap;
4726 };
4727
4728 /*
4729  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4730  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4731  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4732  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4733  *
4734  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4735  *
4736  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4737  *
4738  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4739  *
4740  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4741  */
4742 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4743 {
4744         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4745
4746         if (util >= capacity)
4747                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4748
4749         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4750 }
4751
4752 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4753 {
4754         if (cpu == eenv->src_cpu)
4755                 return -eenv->util_delta;
4756         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4757                 return eenv->util_delta;
4758         return 0;
4759 }
4760
4761 static
4762 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4763 {
4764         int i, delta;
4765         unsigned long max_util = 0;
4766
4767         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4768                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4769                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4770         }
4771
4772         return max_util;
4773 }
4774
4775 /*
4776  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4777  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4778  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4779  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4780  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4781  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4782  * estimate (more busy).
4783  */
4784 static unsigned
4785 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4786 {
4787         int i, delta;
4788         unsigned long util_sum = 0;
4789         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4790
4791         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4792                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4793                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4794         }
4795
4796         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4797                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4798         return util_sum;
4799 }
4800
4801 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4802         const struct sched_group_energy const *sge)
4803 {
4804         int idx;
4805         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4806
4807         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4808                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4809                         break;
4810         }
4811
4812         eenv->cap_idx = idx;
4813
4814         return idx;
4815 }
4816
4817 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4818 {
4819         int i, state = INT_MAX;
4820
4821         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4822         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4823                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4824
4825         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4826         state++;
4827
4828         return state;
4829 }
4830
4831 /*
4832  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4833  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4834  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4835  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4836  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4837  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4838  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4839  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4840  */
4841 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4842 {
4843         struct sched_domain *sd;
4844         int cpu, total_energy = 0;
4845         struct cpumask visit_cpus;
4846         struct sched_group *sg;
4847
4848         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4849
4850         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4851
4852         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4853                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4854
4855                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4856
4857                 /*
4858                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4859                  * sched_group?
4860                  */
4861                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4862
4863                 if (!sd)
4864                         /*
4865                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4866                          * wrong energy estimation is better than entering an
4867                          * infinite loop.
4868                          */
4869                         return -EINVAL;
4870
4871                 if (sd->parent)
4872                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4873
4874                 for_each_domain(cpu, sd) {
4875                         sg = sd->groups;
4876
4877                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4878                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4879                                 break;
4880
4881                         do {
4882                                 unsigned long group_util;
4883                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4884                                 int cap_idx, idle_idx;
4885
4886                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4887                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4888                                 else
4889                                         eenv->sg_cap = sg;
4890
4891                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4892
4893                                 if (sg->group_weight == 1) {
4894                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
4895                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
4896                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4897                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4898                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
4899                                         }
4900                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
4901                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
4902                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4903                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4904                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
4905                                         }
4906                                 }
4907
4908                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4909                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4910                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4911                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4912                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4913                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4914                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4915
4916                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4917
4918                                 if (!sd->child)
4919                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4920
4921                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4922                                         goto next_cpu;
4923
4924                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4925                 }
4926 next_cpu:
4927                 continue;
4928         }
4929
4930         eenv->energy = total_energy;
4931         return 0;
4932 }
4933
4934 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4935 {
4936         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4937 }
4938
4939 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
4940 static int energy_diff_evaluate(struct energy_env *eenv)
4941 {
4942         unsigned int boost;
4943         int nrg_delta;
4944
4945         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
4946 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
4947         boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
4948 #else
4949         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
4950 #endif
4951         if (boost == 0)
4952                 return eenv->nrg.diff;
4953
4954         /* Compute normalized energy diff */
4955         nrg_delta = schedtune_normalize_energy(eenv->nrg.diff);
4956         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
4957
4958         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
4959                         eenv->nrg.delta,
4960                         eenv->cap.delta,
4961                         eenv->task);
4962
4963         /*
4964          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
4965          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
4966          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
4967          * function return a negative value each time the evaluation return a
4968          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
4969          * a scheduling decision
4970          */
4971         return -eenv->payoff;
4972 }
4973 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
4974 #define energy_diff_evaluate(eenv) eenv->nrg.diff
4975 #endif
4976
4977 /*
4978  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
4979  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
4980  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
4981  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
4982  * both are specified, the utilization is migrated.
4983  */
4984 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
4985 {
4986         struct sched_domain *sd;
4987         struct sched_group *sg;
4988         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
4989
4990         struct energy_env eenv_before = {
4991                 .util_delta     = 0,
4992                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
4993                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
4994                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
4995                 .cap            = { 0, 0, 0 },
4996         };
4997
4998         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
4999                 return 0;
5000
5001         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5002         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5003
5004         if (!sd)
5005                 return 0; /* Error */
5006
5007         sg = sd->groups;
5008
5009         do {
5010                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5011                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5012
5013                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5014                                 return 0; /* Invalid result abort */
5015                         energy_before += eenv_before.energy;
5016
5017                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5018                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5019                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5020
5021                         if (sched_group_energy(eenv))
5022                                 return 0; /* Invalid result abort */
5023                         energy_after += eenv->energy;
5024                 }
5025         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5026
5027         eenv->nrg.before = energy_before;
5028         eenv->nrg.after = energy_after;
5029         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5030         eenv->payoff = 0;
5031
5032         return energy_diff_evaluate(eenv);
5033 }
5034
5035 /*
5036  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5037  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5038  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5039  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5040  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5041  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5042  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5043  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5044  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5045  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5046  */
5047 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5048 {
5049         unsigned int master = current->wakee_flips;
5050         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5051         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5052
5053         if (master < slave)
5054                 swap(master, slave);
5055         if (slave < factor || master < slave * factor)
5056                 return 0;
5057         return 1;
5058 }
5059
5060 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5061 {
5062         s64 this_load, load;
5063         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5064         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5065         struct task_group *tg;
5066         unsigned long weight;
5067         int balanced;
5068
5069         idx       = sd->wake_idx;
5070         this_cpu  = smp_processor_id();
5071         prev_cpu  = task_cpu(p);
5072         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5073         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5074
5075         /*
5076          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5077          * effect of the currently running task from the load
5078          * of the current CPU:
5079          */
5080         if (sync) {
5081                 tg = task_group(current);
5082                 weight = current->se.avg.load_avg;
5083
5084                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5085                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5086         }
5087
5088         tg = task_group(p);
5089         weight = p->se.avg.load_avg;
5090
5091         /*
5092          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5093          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5094          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5095          * about that, so that's good too.
5096          *
5097          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5098          * task to be woken on this_cpu.
5099          */
5100         this_eff_load = 100;
5101         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5102
5103         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5104         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5105
5106         if (this_load > 0) {
5107                 this_eff_load *= this_load +
5108                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5109
5110                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5111         }
5112
5113         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5114
5115         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5116
5117         if (!balanced)
5118                 return 0;
5119
5120         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5121         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5122
5123         return 1;
5124 }
5125
5126 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5127 {
5128         return p->se.avg.util_avg;
5129 }
5130
5131 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5132
5133 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5134
5135 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5136 {
5137         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5138
5139         util += boosted_task_util(p);
5140
5141         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5142 }
5143
5144 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5145 {
5146         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5147         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5148
5149         if (capacity == max_capacity)
5150                 return true;
5151
5152         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5153                 return true;
5154
5155         return __task_fits(p, cpu, 0);
5156 }
5157
5158 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5159 {
5160         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5161 }
5162
5163 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5164 {
5165         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5166 }
5167
5168 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5169
5170 static unsigned long
5171 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5172 {
5173         unsigned long long margin = 0;
5174
5175         /*
5176          * Signal proportional compensation (SPC)
5177          *
5178          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5179          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5180          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5181          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5182          */
5183         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5184         margin *= boost;
5185
5186         /*
5187          * Fast integer division by constant:
5188          *  Constant   :                 (C) = 100
5189          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5190          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5191          *
5192          * Thus:
5193          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5194          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5195          *
5196          *
5197          */
5198         margin  *= 1311;
5199         margin >>= 17;
5200
5201         return margin;
5202 }
5203
5204 static inline unsigned int
5205 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5206 {
5207         unsigned int boost;
5208
5209 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5210         boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5211 #else
5212         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5213 #endif
5214         if (boost == 0)
5215                 return 0;
5216
5217         return schedtune_margin(util, boost);
5218 }
5219
5220 static inline unsigned long
5221 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5222 {
5223         unsigned int boost;
5224         unsigned long util;
5225         unsigned long margin;
5226
5227 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5228         boost = schedtune_task_boost(task);
5229 #else
5230         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5231 #endif
5232         if (boost == 0)
5233                 return 0;
5234
5235         util = task_util(task);
5236         margin = schedtune_margin(util, boost);
5237
5238         return margin;
5239 }
5240
5241 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5242
5243 static inline unsigned int
5244 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5245 {
5246         return 0;
5247 }
5248
5249 static inline unsigned int
5250 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5251 {
5252         return 0;
5253 }
5254
5255 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5256
5257 static inline unsigned long
5258 boosted_cpu_util(int cpu)
5259 {
5260         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5261         unsigned long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5262
5263         return util + margin;
5264 }
5265
5266 static inline unsigned long
5267 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5268 {
5269         unsigned long util = task_util(task);
5270         unsigned long margin = schedtune_task_margin(task);
5271
5272         return util + margin;
5273 }
5274
5275 /*
5276  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5277  * domain.
5278  */
5279 static struct sched_group *
5280 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5281                   int this_cpu, int sd_flag)
5282 {
5283         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5284         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5285         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5286         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5287         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5288         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5289         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5290
5291         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5292                 load_idx = sd->wake_idx;
5293
5294         do {
5295                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5296                 int local_group;
5297                 int i;
5298
5299                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5300                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5301                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5302                         continue;
5303
5304                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5305                                                sched_group_cpus(group));
5306
5307                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5308                 avg_load = 0;
5309
5310                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5311                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5312                         if (local_group)
5313                                 load = source_load(i, load_idx);
5314                         else
5315                                 load = target_load(i, load_idx);
5316
5317                         avg_load += load;
5318
5319                         /*
5320                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5321                          * that can fit the task.
5322                          */
5323                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5324                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5325                                 fit_group = group;
5326                         }
5327
5328                         /*
5329                          * Look for group which has most spare capacity on a
5330                          * single cpu.
5331                          */
5332                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5333                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5334                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5335                                 spare_group = group;
5336                         }
5337                 }
5338
5339                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5340                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5341
5342                 if (local_group) {
5343                         this_load = avg_load;
5344                 } else if (avg_load < min_load) {
5345                         min_load = avg_load;
5346                         idlest = group;
5347                 }
5348         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5349
5350         if (fit_group)
5351                 return fit_group;
5352
5353         if (spare_group)
5354                 return spare_group;
5355
5356         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5357                 return NULL;
5358         return idlest;
5359 }
5360
5361 /*
5362  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5363  */
5364 static int
5365 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5366 {
5367         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5368         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5369         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5370         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5371         int shallowest_idle_cpu = -1;
5372         int i;
5373
5374         /* Traverse only the allowed CPUs */
5375         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5376                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5377                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5378                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5379                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5380                                 /*
5381                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5382                                  * has the smallest exit latency irrespective
5383                                  * of any idle timestamp.
5384                                  */
5385                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5386                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5387                                 shallowest_idle_cpu = i;
5388                         } else if (idle_cpu(i) &&
5389                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5390                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5391                                 /*
5392                                  * If equal or no active idle state, then
5393                                  * the most recently idled CPU might have
5394                                  * a warmer cache.
5395                                  */
5396                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5397                                 shallowest_idle_cpu = i;
5398                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5399                                 /*
5400                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5401                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5402                                  * fallback.
5403                                  */
5404                                 shallowest_idle_cpu = i;
5405                         }
5406                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5407                         load = weighted_cpuload(i);
5408                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5409                                 min_load = load;
5410                                 least_loaded_cpu = i;
5411                         }
5412                 }
5413         }
5414
5415         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5416 }
5417
5418 /*
5419  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5420  */
5421 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5422 {
5423         struct sched_domain *sd;
5424         struct sched_group *sg;
5425         int i = task_cpu(p);
5426
5427         if (idle_cpu(target))
5428                 return target;
5429
5430         /*
5431          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5432          */
5433         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5434                 return i;
5435
5436         /*
5437          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5438          */
5439         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5440         for_each_lower_domain(sd) {
5441                 sg = sd->groups;
5442                 do {
5443                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5444                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5445                                 goto next;
5446
5447                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5448                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5449                                         goto next;
5450                         }
5451
5452                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5453                                         tsk_cpus_allowed(p));
5454                         goto done;
5455 next:
5456                         sg = sg->next;
5457                 } while (sg != sd->groups);
5458         }
5459 done:
5460         return target;
5461 }
5462
5463 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5464 {
5465         struct sched_domain *sd;
5466         struct sched_group *sg, *sg_target;
5467         int target_max_cap = INT_MAX;
5468         int target_cpu = task_cpu(p);
5469         int i;
5470
5471         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5472
5473         if (!sd)
5474                 return target;
5475
5476         sg = sd->groups;
5477         sg_target = sg;
5478
5479         /*
5480          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5481          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5482          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5483          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5484          * point.
5485          */
5486         do {
5487                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5488                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5489
5490                 /*
5491                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5492                  * Ideally we should query the energy model for the right
5493                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5494                  */
5495                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5496                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5497                         sg_target = sg;
5498                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5499                 }
5500         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5501
5502         /* Find cpu with sufficient capacity */
5503         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5504                 /*
5505                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5506                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5507                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5508                  */
5509                 int new_util = cpu_util(i) + boosted_task_util(p);
5510
5511                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5512                         continue;
5513
5514                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5515                         target_cpu = i;
5516                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5517                                 break;
5518                 }
5519
5520                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5521                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5522                         target_cpu = i;
5523         }
5524
5525         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5526                 struct energy_env eenv = {
5527                         .util_delta     = task_util(p),
5528                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5529                         .dst_cpu        = target_cpu,
5530                         .task           = p,
5531                 };
5532
5533                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5534                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5535                         return target_cpu;
5536
5537                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5538                         return task_cpu(p);
5539         }
5540
5541         return target_cpu;
5542 }
5543
5544 /*
5545  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5546  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5547  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5548  *
5549  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5550  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5551  *
5552  * Returns the target cpu number.
5553  *
5554  * preempt must be disabled.
5555  */
5556 static int
5557 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5558 {
5559         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5560         int cpu = smp_processor_id();
5561         int new_cpu = prev_cpu;
5562         int want_affine = 0;
5563         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5564
5565         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5566                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5567                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5568                               energy_aware();
5569
5570         rcu_read_lock();
5571         for_each_domain(cpu, tmp) {
5572                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5573                         break;
5574
5575                 /*
5576                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5577                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5578                  */
5579                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5580                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5581                         affine_sd = tmp;
5582                         break;
5583                 }
5584
5585                 if (tmp->flags & sd_flag)
5586                         sd = tmp;
5587                 else if (!want_affine)
5588                         break;
5589         }
5590
5591         if (affine_sd) {
5592                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5593                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5594                         new_cpu = cpu;
5595         }
5596
5597         if (!sd) {
5598                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5599                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5600                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5601                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5602
5603         } else while (sd) {
5604                 struct sched_group *group;
5605                 int weight;
5606
5607                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5608                         sd = sd->child;
5609                         continue;
5610                 }
5611
5612                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5613                 if (!group) {
5614                         sd = sd->child;
5615                         continue;
5616                 }
5617
5618                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5619                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5620                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5621                         sd = sd->child;
5622                         continue;
5623                 }
5624
5625                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5626                 cpu = new_cpu;
5627                 weight = sd->span_weight;
5628                 sd = NULL;
5629                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5630                         if (weight <= tmp->span_weight)
5631                                 break;
5632                         if (tmp->flags & sd_flag)
5633                                 sd = tmp;
5634                 }
5635                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5636         }
5637         rcu_read_unlock();
5638
5639         return new_cpu;
5640 }
5641
5642 /*
5643  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5644  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5645  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5646  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5647  */
5648 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5649 {
5650         /*
5651          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5652          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5653          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5654          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5655          * load sounds not bad.
5656          */
5657         remove_entity_load_avg(&p->se);
5658
5659         /* Tell new CPU we are migrated */
5660         p->se.avg.last_update_time = 0;
5661
5662         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5663         p->se.exec_start = 0;
5664 }
5665
5666 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5667 {
5668         remove_entity_load_avg(&p->se);
5669 }
5670 #endif /* CONFIG_SMP */
5671
5672 static unsigned long
5673 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5674 {
5675         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5676
5677         /*
5678          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5679          * to virtual-time in his units.
5680          *
5681          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5682          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5683          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5684          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5685          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5686          *
5687          * This is especially important for buddies when the leftmost
5688          * task is higher priority than the buddy.
5689          */
5690         return calc_delta_fair(gran, se);
5691 }
5692
5693 /*
5694  * Should 'se' preempt 'curr'.
5695  *
5696  *             |s1
5697  *        |s2
5698  *   |s3
5699  *         g
5700  *      |<--->|c
5701  *
5702  *  w(c, s1) = -1
5703  *  w(c, s2) =  0
5704  *  w(c, s3) =  1
5705  *
5706  */
5707 static int
5708 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5709 {
5710         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5711
5712         if (vdiff <= 0)
5713                 return -1;
5714
5715         gran = wakeup_gran(curr, se);
5716         if (vdiff > gran)
5717                 return 1;
5718
5719         return 0;
5720 }
5721
5722 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5723 {
5724         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5725                 return;
5726
5727         for_each_sched_entity(se)
5728                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5729 }
5730
5731 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5732 {
5733         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5734                 return;
5735
5736         for_each_sched_entity(se)
5737                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5738 }
5739
5740 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5741 {
5742         for_each_sched_entity(se)
5743                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5744 }
5745
5746 /*
5747  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5748  */
5749 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5750 {
5751         struct task_struct *curr = rq->curr;
5752         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5753         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5754         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5755         int next_buddy_marked = 0;
5756
5757         if (unlikely(se == pse))
5758                 return;
5759
5760         /*
5761          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5762          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5763          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5764          * next-buddy nomination below.
5765          */
5766         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5767                 return;
5768
5769         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5770                 set_next_buddy(pse);
5771                 next_buddy_marked = 1;
5772         }
5773
5774         /*
5775          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5776          * wake up path.
5777          *
5778          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5779          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5780          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5781          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5782          * below.
5783          */
5784         if (test_tsk_need_resched(curr))
5785                 return;
5786
5787         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5788         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5789             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5790                 goto preempt;
5791
5792         /*
5793          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5794          * is driven by the tick):
5795          */
5796         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5797                 return;
5798
5799         find_matching_se(&se, &pse);
5800         update_curr(cfs_rq_of(se));
5801         BUG_ON(!pse);
5802         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5803                 /*
5804                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5805                  * triggering this preemption.
5806                  */
5807                 if (!next_buddy_marked)
5808                         set_next_buddy(pse);
5809                 goto preempt;
5810         }
5811
5812         return;
5813
5814 preempt:
5815         resched_curr(rq);
5816         /*
5817          * Only set the backward buddy when the current task is still
5818          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5819          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5820          * point, either of which can * drop the rq lock.
5821          *
5822          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5823          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5824          */
5825         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5826                 return;
5827
5828         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5829                 set_last_buddy(se);
5830 }
5831
5832 static struct task_struct *
5833 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5834 {
5835         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5836         struct sched_entity *se;
5837         struct task_struct *p;
5838         int new_tasks;
5839
5840 again:
5841 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5842         if (!cfs_rq->nr_running)
5843                 goto idle;
5844
5845         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5846                 goto simple;
5847
5848         /*
5849          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5850          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5851          *
5852          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5853          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5854          */
5855
5856         do {
5857                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5858
5859                 /*
5860                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5861                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5862                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5863                  * forget we've ever seen it.
5864                  */
5865                 if (curr) {
5866                         if (curr->on_rq)
5867                                 update_curr(cfs_rq);
5868                         else
5869                                 curr = NULL;
5870
5871                         /*
5872                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5873                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5874                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5875                          * be correct.
5876                          */
5877                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5878                                 goto simple;
5879                 }
5880
5881                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5882                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5883         } while (cfs_rq);
5884
5885         p = task_of(se);
5886
5887         /*
5888          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5889          * is a different task than we started out with, try and touch the
5890          * least amount of cfs_rqs.
5891          */
5892         if (prev != p) {
5893                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5894
5895                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5896                         int se_depth = se->depth;
5897                         int pse_depth = pse->depth;
5898
5899                         if (se_depth <= pse_depth) {
5900                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5901                                 pse = parent_entity(pse);
5902                         }
5903                         if (se_depth >= pse_depth) {
5904                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5905                                 se = parent_entity(se);
5906                         }
5907                 }
5908
5909                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5910                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5911         }
5912
5913         if (hrtick_enabled(rq))
5914                 hrtick_start_fair(rq, p);
5915
5916         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5917
5918         return p;
5919 simple:
5920         cfs_rq = &rq->cfs;
5921 #endif
5922
5923         if (!cfs_rq->nr_running)
5924                 goto idle;
5925
5926         put_prev_task(rq, prev);
5927
5928         do {
5929                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5930                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5931                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5932         } while (cfs_rq);
5933
5934         p = task_of(se);
5935
5936         if (hrtick_enabled(rq))
5937                 hrtick_start_fair(rq, p);
5938
5939         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5940
5941         return p;
5942
5943 idle:
5944         rq->misfit_task = 0;
5945         /*
5946          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5947          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5948          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5949          * re-start the picking loop.
5950          */
5951         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5952         new_tasks = idle_balance(rq);
5953         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5954         /*
5955          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5956          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5957          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5958          */
5959         if (new_tasks < 0)
5960                 return RETRY_TASK;
5961
5962         if (new_tasks > 0)
5963                 goto again;
5964
5965         return NULL;
5966 }
5967
5968 /*
5969  * Account for a descheduled task:
5970  */
5971 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5972 {
5973         struct sched_entity *se = &prev->se;
5974         struct cfs_rq *cfs_rq;
5975
5976         for_each_sched_entity(se) {
5977                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5978                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5979         }
5980 }
5981
5982 /*
5983  * sched_yield() is very simple
5984  *
5985  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5986  */
5987 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5988 {
5989         struct task_struct *curr = rq->curr;
5990         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5991         struct sched_entity *se = &curr->se;
5992
5993         /*
5994          * Are we the only task in the tree?
5995          */
5996         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5997                 return;
5998
5999         clear_buddies(cfs_rq, se);
6000
6001         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6002                 update_rq_clock(rq);
6003                 /*
6004                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6005                  */
6006                 update_curr(cfs_rq);
6007                 /*
6008                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6009                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6010                  * and double the fastpath cost.
6011                  */
6012                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6013         }
6014
6015         set_skip_buddy(se);
6016 }
6017
6018 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6019 {
6020         struct sched_entity *se = &p->se;
6021
6022         /* throttled hierarchies are not runnable */
6023         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6024                 return false;
6025
6026         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6027         set_next_buddy(se);
6028
6029         yield_task_fair(rq);
6030
6031         return true;
6032 }
6033
6034 #ifdef CONFIG_SMP
6035 /**************************************************
6036  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6037  *
6038  * BASICS
6039  *
6040  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6041  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6042  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6043  *
6044  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6045  *
6046  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6047  * W_i,0 is defined as:
6048  *
6049  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6050  *
6051  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6052  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6053  *
6054  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6055  * weight:
6056  *
6057  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6058  *
6059  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6060  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6061  * can also include other factors [XXX].
6062  *
6063  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6064  * directly from (1):
6065  *
6066  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6067  *
6068  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6069  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6070  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6071  *
6072  * [XXX expand on:
6073  *     - infeasible weights;
6074  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6075  *
6076  *
6077  * SCHED DOMAINS
6078  *
6079  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6080  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6081  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6082  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6083  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6084  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6085  * the groups.
6086  *
6087  * This yields:
6088  *
6089  *     log_2 n     1     n
6090  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6091  *     i = 0      2^i   2^i
6092  *                               `- size of each group
6093  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6094  *         |         `- freq
6095  *         `- sum over all levels
6096  *
6097  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6098  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6099  *
6100  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6101  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6102  *
6103  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6104  *
6105  *             log_2 n     
6106  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6107  *             k = 0
6108  *
6109  * And you'll find that:
6110  *
6111  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6112  *
6113  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6114  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6115  * of:
6116  *
6117  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6118  *
6119  *
6120  * WORK CONSERVING
6121  *
6122  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6123  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6124  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6125  *
6126  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6127  * time.
6128  *
6129  * [XXX more?]
6130  *
6131  *
6132  * CGROUPS
6133  *
6134  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6135  *
6136  *                                s_k,i
6137  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6138  *                                 S_k
6139  *
6140  * Where
6141  *
6142  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6143  *
6144  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6145  *
6146  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6147  * property.
6148  *
6149  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6150  *      rewrite all of this once again.]
6151  */ 
6152
6153 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6154
6155 enum fbq_type { regular, remote, all };
6156
6157 enum group_type {
6158         group_other = 0,
6159         group_misfit_task,
6160         group_imbalanced,
6161         group_overloaded,
6162 };
6163
6164 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6165 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6166 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6167 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6168
6169 struct lb_env {
6170         struct sched_domain     *sd;
6171
6172         struct rq               *src_rq;
6173         int                     src_cpu;
6174
6175         int                     dst_cpu;
6176         struct rq               *dst_rq;
6177
6178         struct cpumask          *dst_grpmask;
6179         int                     new_dst_cpu;
6180         enum cpu_idle_type      idle;
6181         long                    imbalance;
6182         unsigned int            src_grp_nr_running;
6183         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6184         struct cpumask          *cpus;
6185
6186         unsigned int            flags;
6187
6188         unsigned int            loop;
6189         unsigned int            loop_break;
6190         unsigned int            loop_max;
6191
6192         enum fbq_type           fbq_type;
6193         enum group_type         busiest_group_type;
6194         struct list_head        tasks;
6195 };
6196
6197 /*
6198  * Is this task likely cache-hot:
6199  */
6200 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6201 {
6202         s64 delta;
6203
6204         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6205
6206         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6207                 return 0;
6208
6209         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6210                 return 0;
6211
6212         /*
6213          * Buddy candidates are cache hot:
6214          */
6215         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6216                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6217                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6218                 return 1;
6219
6220         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6221                 return 1;
6222         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6223                 return 0;
6224
6225         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6226
6227         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6228 }
6229
6230 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6231 /*
6232  * Returns 1, if task migration degrades locality
6233  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6234  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6235  */
6236 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6237 {
6238         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6239         unsigned long src_faults, dst_faults;
6240         int src_nid, dst_nid;
6241
6242         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6243                 return -1;
6244
6245         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6246                 return -1;
6247
6248         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6249         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6250
6251         if (src_nid == dst_nid)
6252                 return -1;
6253
6254         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6255         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6256                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6257                         return 1;
6258                 else
6259                         return -1;
6260         }
6261
6262         /* Encourage migration to the preferred node. */
6263         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6264                 return 0;
6265
6266         if (numa_group) {
6267                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6268                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6269         } else {
6270                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6271                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6272         }
6273
6274         return dst_faults < src_faults;
6275 }
6276
6277 #else
6278 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6279                                              struct lb_env *env)
6280 {
6281         return -1;
6282 }
6283 #endif
6284
6285 /*
6286  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6287  */
6288 static
6289 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6290 {
6291         int tsk_cache_hot;
6292
6293         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6294
6295         /*
6296          * We do not migrate tasks that are:
6297          * 1) throttled_lb_pair, or
6298          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6299          * 3) running (obviously), or
6300          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6301          */
6302         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6303                 return 0;
6304
6305         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6306                 int cpu;
6307
6308                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6309
6310                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6311
6312                 /*
6313                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6314                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6315                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6316                  *
6317                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6318                  * one in current iteration.
6319                  */
6320                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6321                         return 0;
6322
6323                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6324                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6325                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6326                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6327                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6328                                 break;
6329                         }
6330                 }
6331
6332                 return 0;
6333         }
6334
6335         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6336         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6337
6338         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6339                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6340                 return 0;
6341         }
6342
6343         /*
6344          * Aggressive migration if:
6345          * 1) destination numa is preferred
6346          * 2) task is cache cold, or
6347          * 3) too many balance attempts have failed.
6348          */
6349         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6350         if (tsk_cache_hot == -1)
6351                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6352
6353         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6354             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6355                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6356                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6357                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6358                 }
6359                 return 1;
6360         }
6361
6362         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6363         return 0;
6364 }
6365
6366 /*
6367  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6368  */
6369 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6370 {
6371         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6372
6373         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6374         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6375         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6376 }
6377
6378 /*
6379  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6380  * part of active balancing operations within "domain".
6381  *
6382  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6383  */
6384 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6385 {
6386         struct task_struct *p, *n;
6387
6388         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6389
6390         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6391                 if (!can_migrate_task(p, env))
6392                         continue;
6393
6394                 detach_task(p, env);
6395
6396                 /*
6397                  * Right now, this is only the second place where
6398                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6399                  * so we can safely collect stats here rather than
6400                  * inside detach_tasks().
6401                  */
6402                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6403                 return p;
6404         }
6405         return NULL;
6406 }
6407
6408 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6409
6410 /*
6411  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6412  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6413  *
6414  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6415  */
6416 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6417 {
6418         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6419         struct task_struct *p;
6420         unsigned long load;
6421         int detached = 0;
6422
6423         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6424
6425         if (env->imbalance <= 0)
6426                 return 0;
6427
6428         while (!list_empty(tasks)) {
6429                 /*
6430                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6431                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6432                  */
6433                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6434                         break;
6435
6436                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6437
6438                 env->loop++;
6439                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6440                 if (env->loop > env->loop_max)
6441                         break;
6442
6443                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6444                 if (env->loop > env->loop_break) {
6445                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6446                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6447                         break;
6448                 }
6449
6450                 if (!can_migrate_task(p, env))
6451                         goto next;
6452
6453                 load = task_h_load(p);
6454
6455                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6456                         goto next;
6457
6458                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6459                         goto next;
6460
6461                 detach_task(p, env);
6462                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6463
6464                 detached++;
6465                 env->imbalance -= load;
6466
6467 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6468                 /*
6469                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6470                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6471                  * the critical section.
6472                  */
6473                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6474                         break;
6475 #endif
6476
6477                 /*
6478                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6479                  * weighted load.
6480                  */
6481                 if (env->imbalance <= 0)
6482                         break;
6483
6484                 continue;
6485 next:
6486                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6487         }
6488
6489         /*
6490          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6491          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6492          * than inside detach_one_task().
6493          */
6494         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6495
6496         return detached;
6497 }
6498
6499 /*
6500  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6501  */
6502 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6503 {
6504         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6505
6506         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6507         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6508         activate_task(rq, p, 0);
6509         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6510 }
6511
6512 /*
6513  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6514  * its new rq.
6515  */
6516 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6517 {
6518         raw_spin_lock(&rq->lock);
6519         attach_task(rq, p);
6520         /*
6521          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6522          */
6523         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6524         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6525 }
6526
6527 /*
6528  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6529  * new rq.
6530  */
6531 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6532 {
6533         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6534         struct task_struct *p;
6535
6536         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6537
6538         while (!list_empty(tasks)) {
6539                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6540                 list_del_init(&p->se.group_node);
6541
6542                 attach_task(env->dst_rq, p);
6543         }
6544
6545         /*
6546          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6547          */
6548         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6549
6550         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6551 }
6552
6553 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6554 static void update_blocked_averages(int cpu)
6555 {
6556         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6557         struct cfs_rq *cfs_rq;
6558         unsigned long flags;
6559
6560         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6561         update_rq_clock(rq);
6562
6563         /*
6564          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6565          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6566          */
6567         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6568                 /* throttled entities do not contribute to load */
6569                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6570                         continue;
6571
6572                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6573                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6574         }
6575         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6576 }
6577
6578 /*
6579  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6580  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6581  * group is a fraction of its parents load.
6582  */
6583 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6584 {
6585         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6586         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6587         unsigned long now = jiffies;
6588         unsigned long load;
6589
6590         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6591                 return;
6592
6593         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6594         for_each_sched_entity(se) {
6595                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6596                 cfs_rq->h_load_next = se;
6597                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6598                         break;
6599         }
6600
6601         if (!se) {
6602                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6603                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6604         }
6605
6606         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6607                 load = cfs_rq->h_load;
6608                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6609                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6610                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6611                 cfs_rq->h_load = load;
6612                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6613         }
6614 }
6615
6616 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6617 {
6618         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6619
6620         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6621         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6622                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6623 }
6624 #else
6625 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6626 {
6627         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6628         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6629         unsigned long flags;
6630
6631         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6632         update_rq_clock(rq);
6633         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6634         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6635 }
6636
6637 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6638 {
6639         return p->se.avg.load_avg;
6640 }
6641 #endif
6642
6643 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6644
6645 /*
6646  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6647  */
6648 struct sg_lb_stats {
6649         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6650         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6651         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6652         unsigned long load_per_task;
6653         unsigned long group_capacity;
6654         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6655         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6656         unsigned int idle_cpus;
6657         unsigned int group_weight;
6658         enum group_type group_type;
6659         int group_no_capacity;
6660         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6661 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6662         unsigned int nr_numa_running;
6663         unsigned int nr_preferred_running;
6664 #endif
6665 };
6666
6667 /*
6668  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6669  *               during load balancing.
6670  */
6671 struct sd_lb_stats {
6672         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6673         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6674         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6675         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6676         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6677
6678         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6679         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6680 };
6681
6682 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6683 {
6684         /*
6685          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6686          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6687          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6688          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6689          */
6690         *sds = (struct sd_lb_stats){
6691                 .busiest = NULL,
6692                 .local = NULL,
6693                 .total_load = 0UL,
6694                 .total_capacity = 0UL,
6695                 .busiest_stat = {
6696                         .avg_load = 0UL,
6697                         .sum_nr_running = 0,
6698                         .group_type = group_other,
6699                 },
6700         };
6701 }
6702
6703 /**
6704  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6705  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6706  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6707  *
6708  * Return: The load index.
6709  */
6710 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6711                                         enum cpu_idle_type idle)
6712 {
6713         int load_idx;
6714
6715         switch (idle) {
6716         case CPU_NOT_IDLE:
6717                 load_idx = sd->busy_idx;
6718                 break;
6719
6720         case CPU_NEWLY_IDLE:
6721                 load_idx = sd->newidle_idx;
6722                 break;
6723         default:
6724                 load_idx = sd->idle_idx;
6725                 break;
6726         }
6727
6728         return load_idx;
6729 }
6730
6731 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6732 {
6733         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6734         u64 total, used, age_stamp, avg;
6735         s64 delta;
6736
6737         /*
6738          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6739          * we read them once before doing sanity checks on them.
6740          */
6741         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6742         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6743         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6744
6745         if (unlikely(delta < 0))
6746                 delta = 0;
6747
6748         total = sched_avg_period() + delta;
6749
6750         used = div_u64(avg, total);
6751
6752         /*
6753          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6754          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6755          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6756          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6757          */
6758         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6759
6760         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6761                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6762
6763         return 1;
6764 }
6765
6766 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6767 {
6768         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6769         mcc->val = 0;
6770         mcc->cpu = -1;
6771 }
6772
6773 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6774 {
6775         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6776         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6777         struct max_cpu_capacity *mcc;
6778         unsigned long max_capacity;
6779         int max_cap_cpu;
6780         unsigned long flags;
6781
6782         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6783
6784         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6785
6786         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6787         max_capacity = mcc->val;
6788         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6789
6790         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6791             (max_capacity < capacity)) {
6792                 mcc->val = capacity;
6793                 mcc->cpu = cpu;
6794 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6795                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6796                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6797                 goto skip_unlock;
6798 #endif
6799         }
6800         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6801
6802 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6803         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6804         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6805
6806         if (!capacity)
6807                 capacity = 1;
6808
6809         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6810         sdg->sgc->capacity = capacity;
6811         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6812 }
6813
6814 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6815 {
6816         struct sched_domain *child = sd->child;
6817         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6818         unsigned long capacity, max_capacity;
6819         unsigned long interval;
6820
6821         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6822         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6823         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6824
6825         if (!child) {
6826                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6827                 return;
6828         }
6829
6830         capacity = 0;
6831         max_capacity = 0;
6832
6833         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6834                 /*
6835                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6836                  * span the current group.
6837                  */
6838
6839                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6840                         struct sched_group_capacity *sgc;
6841                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6842
6843                         /*
6844                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6845                          * gets here before we've attached the domains to the
6846                          * runqueues.
6847                          *
6848                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6849                          * in update_cpu_capacity().
6850                          *
6851                          * This avoids capacity from being 0 and
6852                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6853                          */
6854                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6855                                 capacity += capacity_of(cpu);
6856                         } else {
6857                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6858                                 capacity += sgc->capacity;
6859                         }
6860
6861                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6862                 }
6863         } else  {
6864                 /*
6865                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6866                  * span the current group.
6867                  */ 
6868
6869                 group = child->groups;
6870                 do {
6871                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6872
6873                         capacity += sgc->capacity;
6874                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6875                         group = group->next;
6876                 } while (group != child->groups);
6877         }
6878
6879         sdg->sgc->capacity = capacity;
6880         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6881 }
6882
6883 /*
6884  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6885  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6886  * Return true is the capacity is reduced
6887  */
6888 static inline int
6889 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6890 {
6891         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6892                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6893 }
6894
6895 /*
6896  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6897  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6898  *
6899  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6900  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6901  * Something like:
6902  *
6903  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6904  *              *     * * *
6905  *
6906  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6907  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6908  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6909  *
6910  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6911  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6912  * moving tasks due to affinity constraints.
6913  *
6914  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6915  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6916  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6917  * to create an effective group imbalance.
6918  *
6919  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6920  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6921  * subtle and fragile situation.
6922  */
6923
6924 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6925 {
6926         return group->sgc->imbalance;
6927 }
6928
6929 /*
6930  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6931  * be used by some tasks.
6932  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6933  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6934  * available capacity for CFS tasks.
6935  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6936  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6937  * capacity in meaningful for the load balancer.
6938  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6939  * any benefit for the load balance.
6940  */
6941 static inline bool
6942 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6943 {
6944         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6945                 return true;
6946
6947         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6948                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6949                 return true;
6950
6951         return false;
6952 }
6953
6954 /*
6955  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6956  *  handle.
6957  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6958  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6959  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6960  *  false.
6961  */
6962 static inline bool
6963 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6964 {
6965         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6966                 return false;
6967
6968         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6969                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6970                 return true;
6971
6972         return false;
6973 }
6974
6975
6976 /*
6977  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
6978  * per-cpu capacity than sched_group ref.
6979  */
6980 static inline bool
6981 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
6982 {
6983         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
6984                                                         ref->sgc->max_capacity;
6985 }
6986
6987 static inline enum
6988 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6989                           struct sg_lb_stats *sgs)
6990 {
6991         if (sgs->group_no_capacity)
6992                 return group_overloaded;
6993
6994         if (sg_imbalanced(group))
6995                 return group_imbalanced;
6996
6997         if (sgs->group_misfit_task)
6998                 return group_misfit_task;
6999
7000         return group_other;
7001 }
7002
7003 /**
7004  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7005  * @env: The load balancing environment.
7006  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7007  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7008  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7009  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7010  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7011  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7012  */
7013 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7014                         struct sched_group *group, int load_idx,
7015                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7016                         bool *overload, bool *overutilized)
7017 {
7018         unsigned long load;
7019         int i;
7020
7021         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7022
7023         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7024                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7025
7026                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7027                 if (local_group)
7028                         load = target_load(i, load_idx);
7029                 else
7030                         load = source_load(i, load_idx);
7031
7032                 sgs->group_load += load;
7033                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7034                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7035
7036                 if (rq->nr_running > 1)
7037                         *overload = true;
7038
7039 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7040                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7041                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7042 #endif
7043                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7044                 if (idle_cpu(i))
7045                         sgs->idle_cpus++;
7046
7047                 if (cpu_overutilized(i)) {
7048                         *overutilized = true;
7049                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7050                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7051                 }
7052         }
7053
7054         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7055         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7056         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7057
7058         if (sgs->sum_nr_running)
7059                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7060
7061         sgs->group_weight = group->group_weight;
7062
7063         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7064         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7065 }
7066
7067 /**
7068  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7069  * @env: The load balancing environment.
7070  * @sds: sched_domain statistics
7071  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7072  * @sgs: sched_group statistics
7073  *
7074  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7075  * busiest group.
7076  *
7077  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7078  * busiest group. %false otherwise.
7079  */
7080 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7081                                    struct sd_lb_stats *sds,
7082                                    struct sched_group *sg,
7083                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7084 {
7085         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7086
7087         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7088                 return true;
7089
7090         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7091                 return false;
7092
7093         /*
7094          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7095          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7096          */
7097         if (sgs->group_type == group_other &&
7098             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7099                 return false;
7100
7101         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7102                 return false;
7103
7104         /*
7105          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7106          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7107          */
7108         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7109             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7110                 return false;
7111
7112         /* This is the busiest node in its class. */
7113         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7114                 return true;
7115
7116         /*
7117          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7118          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7119          * higher than ourself as busy.
7120          */
7121         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7122                 if (!sds->busiest)
7123                         return true;
7124
7125                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7126                         return true;
7127         }
7128
7129         return false;
7130 }
7131
7132 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7133 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7134 {
7135         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7136                 return regular;
7137         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7138                 return remote;
7139         return all;
7140 }
7141
7142 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7143 {
7144         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7145                 return regular;
7146         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7147                 return remote;
7148         return all;
7149 }
7150 #else
7151 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7152 {
7153         return all;
7154 }
7155
7156 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7157 {
7158         return regular;
7159 }
7160 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7161
7162 /**
7163  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7164  * @env: The load balancing environment.
7165  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7166  */
7167 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7168 {
7169         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7170         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7171         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7172         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7173         bool overload = false, overutilized = false;
7174
7175         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7176                 prefer_sibling = 1;
7177
7178         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7179
7180         do {
7181                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7182                 int local_group;
7183
7184                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7185                 if (local_group) {
7186                         sds->local = sg;
7187                         sgs = &sds->local_stat;
7188
7189                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7190                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7191                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7192                 }
7193
7194                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7195                                                 &overload, &overutilized);
7196
7197                 if (local_group)
7198                         goto next_group;
7199
7200                 /*
7201                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7202                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7203                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7204                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7205                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7206                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7207                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7208                  * the tasks on the system).
7209                  */
7210                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7211                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7212                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7213                         sgs->group_no_capacity = 1;
7214                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7215                 }
7216
7217                 /*
7218                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7219                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7220                  */
7221                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7222                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7223                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7224                         sgs->group_type = group_other;
7225
7226                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7227                         sds->busiest = sg;
7228                         sds->busiest_stat = *sgs;
7229                 }
7230
7231 next_group:
7232                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7233                 sds->total_load += sgs->group_load;
7234                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7235
7236                 sg = sg->next;
7237         } while (sg != env->sd->groups);
7238
7239         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7240                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7241
7242         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7243
7244         if (!env->sd->parent) {
7245                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7246                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7247                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7248
7249                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7250                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7251                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7252         } else {
7253                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7254                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7255         }
7256 }
7257
7258 /**
7259  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7260  *                      sched doman.
7261  *
7262  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7263  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7264  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7265  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7266  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7267  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7268  *
7269  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7270  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7271  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7272  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7273  * number.
7274  *
7275  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7276  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7277  *
7278  * @env: The load balancing environment.
7279  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7280  */
7281 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7282 {
7283         int busiest_cpu;
7284
7285         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7286                 return 0;
7287
7288         if (!sds->busiest)
7289                 return 0;
7290
7291         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7292         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7293                 return 0;
7294
7295         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7296                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7297                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7298
7299         return 1;
7300 }
7301
7302 /**
7303  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7304  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7305  *                      load balancing.
7306  * @env: The load balancing environment.
7307  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7308  */
7309 static inline
7310 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7311 {
7312         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7313         unsigned int imbn = 2;
7314         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7315         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7316
7317         local = &sds->local_stat;
7318         busiest = &sds->busiest_stat;
7319
7320         if (!local->sum_nr_running)
7321                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7322         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7323                 imbn = 1;
7324
7325         scaled_busy_load_per_task =
7326                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7327                 busiest->group_capacity;
7328
7329         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7330             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7331                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7332                 return;
7333         }
7334
7335         /*
7336          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7337          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7338          * moving them.
7339          */
7340
7341         capa_now += busiest->group_capacity *
7342                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7343         capa_now += local->group_capacity *
7344                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7345         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7346
7347         /* Amount of load we'd subtract */
7348         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7349                 capa_move += busiest->group_capacity *
7350                             min(busiest->load_per_task,
7351                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7352         }
7353
7354         /* Amount of load we'd add */
7355         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7356             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7357                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7358                       local->group_capacity;
7359         } else {
7360                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7361                       local->group_capacity;
7362         }
7363         capa_move += local->group_capacity *
7364                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7365         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7366
7367         /* Move if we gain throughput */
7368         if (capa_move > capa_now)
7369                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7370 }
7371
7372 /**
7373  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7374  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7375  * @env: load balance environment
7376  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7377  */
7378 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7379 {
7380         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7381         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7382
7383         local = &sds->local_stat;
7384         busiest = &sds->busiest_stat;
7385
7386         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7387                 /*
7388                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7389                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7390                  */
7391                 busiest->load_per_task =
7392                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7393         }
7394
7395         /*
7396          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7397          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7398          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7399          */
7400         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7401             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7402                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7403                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7404                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7405                         return;
7406                 }
7407
7408                 /*
7409                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7410                  * cycles to maximize throughput
7411                  */
7412                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7413                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7414                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7415                         return;
7416                 }
7417
7418                 env->imbalance = 0;
7419                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7420         }
7421
7422         /*
7423          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7424          */
7425         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7426             local->group_type   == group_overloaded) {
7427                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7428                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7429                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7430                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7431                 else
7432                         load_above_capacity = ~0UL;
7433         }
7434
7435         /*
7436          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7437          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7438          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7439          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7440          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7441          * for the minimum possible imbalance.
7442          */
7443         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7444
7445         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7446         env->imbalance = min(
7447                 max_pull * busiest->group_capacity,
7448                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7449         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7450
7451         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7452         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7453                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7454                                      busiest->group_misfit_task);
7455
7456         /*
7457          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7458          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7459          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7460          * moved
7461          */
7462         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7463                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7464 }
7465
7466 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7467
7468 /**
7469  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7470  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7471  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7472  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7473  * such a group exists.
7474  *
7475  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7476  * to restore balance.
7477  *
7478  * @env: The load balancing environment.
7479  *
7480  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7481  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7482  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7483  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7484  */
7485 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7486 {
7487         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7488         struct sd_lb_stats sds;
7489
7490         init_sd_lb_stats(&sds);
7491
7492         /*
7493          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7494          * this level.
7495          */
7496         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7497
7498         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7499                 goto out_balanced;
7500
7501         local = &sds.local_stat;
7502         busiest = &sds.busiest_stat;
7503
7504         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7505         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7506             check_asym_packing(env, &sds))
7507                 return sds.busiest;
7508
7509         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7510         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7511                 goto out_balanced;
7512
7513         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7514                                                 / sds.total_capacity;
7515
7516         /*
7517          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7518          * work because they assume all things are equal, which typically
7519          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7520          */
7521         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7522                 goto force_balance;
7523
7524         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7525         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7526             busiest->group_no_capacity)
7527                 goto force_balance;
7528
7529         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7530         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7531                 goto force_balance;
7532         }
7533
7534         /*
7535          * If the local group is busier than the selected busiest group
7536          * don't try and pull any tasks.
7537          */
7538         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7539                 goto out_balanced;
7540
7541         /*
7542          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7543          * average load.
7544          */
7545         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7546                 goto out_balanced;
7547
7548         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7549                 /*
7550                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7551                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7552                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7553                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7554                  * might end up to just move the imbalance on another group
7555                  */
7556                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7557                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7558                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7559                         goto out_balanced;
7560         } else {
7561                 /*
7562                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7563                  * imbalance_pct to be conservative.
7564                  */
7565                 if (100 * busiest->avg_load <=
7566                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7567                         goto out_balanced;
7568         }
7569
7570 force_balance:
7571         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7572         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7573         calculate_imbalance(env, &sds);
7574         return sds.busiest;
7575
7576 out_balanced:
7577         env->imbalance = 0;
7578         return NULL;
7579 }
7580
7581 /*
7582  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7583  */
7584 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7585                                      struct sched_group *group)
7586 {
7587         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7588         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7589         int i;
7590
7591         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7592                 unsigned long capacity, wl;
7593                 enum fbq_type rt;
7594
7595                 rq = cpu_rq(i);
7596                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7597
7598                 /*
7599                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7600                  *  - regular: there are !numa tasks
7601                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7602                  *  - all:     there is no distinction
7603                  *
7604                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7605                  * ignore those when there's better options.
7606                  *
7607                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7608                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7609                  * queue by moving tasks around inside the node.
7610                  *
7611                  * If we cannot move enough load due to this classification
7612                  * the next pass will adjust the group classification and
7613                  * allow migration of more tasks.
7614                  *
7615                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7616                  */
7617                 if (rt > env->fbq_type)
7618                         continue;
7619
7620                 capacity = capacity_of(i);
7621
7622                 wl = weighted_cpuload(i);
7623
7624                 /*
7625                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7626                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7627                  */
7628
7629                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7630                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7631                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7632                         continue;
7633
7634                 /*
7635                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7636                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7637                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7638                  * potentially running at a lower capacity.
7639                  *
7640                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7641                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7642                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7643                  * our previous maximum.
7644                  */
7645                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7646                         busiest_load = wl;
7647                         busiest_capacity = capacity;
7648                         busiest = rq;
7649                 }
7650         }
7651
7652         return busiest;
7653 }
7654
7655 /*
7656  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7657  * so long as it is large enough.
7658  */
7659 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7660
7661 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7662 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7663
7664 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7665 {
7666         struct sched_domain *sd = env->sd;
7667
7668         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7669
7670                 /*
7671                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7672                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7673                  * lowest numbered CPUs.
7674                  */
7675                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7676                         return 1;
7677         }
7678
7679         /*
7680          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7681          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7682          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7683          * available on dst_cpu.
7684          */
7685         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7686             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7687                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7688                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7689                         return 1;
7690         }
7691
7692         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7693                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7694                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7695                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7696                         return 1;
7697         }
7698
7699         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7700 }
7701
7702 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7703
7704 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7705 {
7706         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7707         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7708         int cpu, balance_cpu = -1;
7709
7710         /*
7711          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7712          * to do the newly idle load balance.
7713          */
7714         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7715                 return 1;
7716
7717         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7718         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7719         /* Try to find first idle cpu */
7720         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7721                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7722                         continue;
7723
7724                 balance_cpu = cpu;
7725                 break;
7726         }
7727
7728         if (balance_cpu == -1)
7729                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7730
7731         /*
7732          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7733          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7734          */
7735         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7736 }
7737
7738 /*
7739  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7740  * tasks if there is an imbalance.
7741  */
7742 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7743                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7744                         int *continue_balancing)
7745 {
7746         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7747         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7748         struct sched_group *group;
7749         struct rq *busiest;
7750         unsigned long flags;
7751         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7752
7753         struct lb_env env = {
7754                 .sd             = sd,
7755                 .dst_cpu        = this_cpu,
7756                 .dst_rq         = this_rq,
7757                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7758                 .idle           = idle,
7759                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7760                 .cpus           = cpus,
7761                 .fbq_type       = all,
7762                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7763         };
7764
7765         /*
7766          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7767          * other cpus in our group
7768          */
7769         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7770                 env.dst_grpmask = NULL;
7771
7772         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7773
7774         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7775
7776 redo:
7777         if (!should_we_balance(&env)) {
7778                 *continue_balancing = 0;
7779                 goto out_balanced;
7780         }
7781
7782         group = find_busiest_group(&env);
7783         if (!group) {
7784                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7785                 goto out_balanced;
7786         }
7787
7788         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7789         if (!busiest) {
7790                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7791                 goto out_balanced;
7792         }
7793
7794         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7795
7796         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7797
7798         env.src_cpu = busiest->cpu;
7799         env.src_rq = busiest;
7800
7801         ld_moved = 0;
7802         if (busiest->nr_running > 1) {
7803                 /*
7804                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7805                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7806                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7807                  * correctly treated as an imbalance.
7808                  */
7809                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7810                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7811
7812 more_balance:
7813                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7814
7815                 /*
7816                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7817                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7818                  */
7819                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7820                 /*
7821                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7822                  */
7823                 if (cur_ld_moved)
7824                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7825
7826                 /*
7827                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7828                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7829                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7830                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7831                  * See task_rq_lock() family for the details.
7832                  */
7833
7834                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7835
7836                 if (cur_ld_moved) {
7837                         attach_tasks(&env);
7838                         ld_moved += cur_ld_moved;
7839                 }
7840
7841                 local_irq_restore(flags);
7842
7843                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7844                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7845                         goto more_balance;
7846                 }
7847
7848                 /*
7849                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7850                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7851                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7852                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7853                  * sched_group.
7854                  *
7855                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7856                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7857                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7858                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7859                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7860                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7861                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7862                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7863                  * This however should not happen so much in practice and
7864                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7865                  * excess load moved.
7866                  */
7867                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7868
7869                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7870                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7871
7872                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7873                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7874                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7875                         env.loop         = 0;
7876                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7877
7878                         /*
7879                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7880                          * need to continue with same src_cpu.
7881                          */
7882                         goto more_balance;
7883                 }
7884
7885                 /*
7886                  * We failed to reach balance because of affinity.
7887                  */
7888                 if (sd_parent) {
7889                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7890
7891                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7892                                 *group_imbalance = 1;
7893                 }
7894
7895                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7896                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7897                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7898                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7899                                 env.loop = 0;
7900                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7901                                 goto redo;
7902                         }
7903                         goto out_all_pinned;
7904                 }
7905         }
7906
7907         if (!ld_moved) {
7908                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7909                 /*
7910                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7911                  * We do not want newidle balance, which can be very
7912                  * frequent, pollute the failure counter causing
7913                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7914                  */
7915                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7916                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7917                                 sd->nr_balance_failed++;
7918
7919                 if (need_active_balance(&env)) {
7920                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7921
7922                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7923                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7924                          * moved to this_cpu
7925                          */
7926                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7927                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7928                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7929                                                             flags);
7930                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7931                                 goto out_one_pinned;
7932                         }
7933
7934                         /*
7935                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7936                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7937                          * only after active load balance is finished.
7938                          */
7939                         if (!busiest->active_balance) {
7940                                 busiest->active_balance = 1;
7941                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7942                                 active_balance = 1;
7943                         }
7944                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7945
7946                         if (active_balance) {
7947                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7948                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7949                                         &busiest->active_balance_work);
7950                         }
7951
7952                         /*
7953                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7954                          * counter.
7955                          */
7956                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7957                 }
7958         } else
7959                 sd->nr_balance_failed = 0;
7960
7961         if (likely(!active_balance)) {
7962                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7963                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7964         } else {
7965                 /*
7966                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7967                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7968                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7969                  * detach_tasks).
7970                  */
7971                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7972                         sd->balance_interval *= 2;
7973         }
7974
7975         goto out;
7976
7977 out_balanced:
7978         /*
7979          * We reach balance although we may have faced some affinity
7980          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7981          */
7982         if (sd_parent) {
7983                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7984
7985                 if (*group_imbalance)
7986                         *group_imbalance = 0;
7987         }
7988
7989 out_all_pinned:
7990         /*
7991          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7992          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7993          * can try to migrate them.
7994          */
7995         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7996
7997         sd->nr_balance_failed = 0;
7998
7999 out_one_pinned:
8000         /* tune up the balancing interval */
8001         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8002                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8003                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8004                 sd->balance_interval *= 2;
8005
8006         ld_moved = 0;
8007 out:
8008         return ld_moved;
8009 }
8010
8011 static inline unsigned long
8012 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8013 {
8014         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8015
8016         if (cpu_busy)
8017                 interval *= sd->busy_factor;
8018
8019         /* scale ms to jiffies */
8020         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8021         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8022
8023         return interval;
8024 }
8025
8026 static inline void
8027 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8028 {
8029         unsigned long interval, next;
8030
8031         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8032         next = sd->last_balance + interval;
8033
8034         if (time_after(*next_balance, next))
8035                 *next_balance = next;
8036 }
8037
8038 /*
8039  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8040  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8041  */
8042 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8043 {
8044         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8045         int this_cpu = this_rq->cpu;
8046         struct sched_domain *sd;
8047         int pulled_task = 0;
8048         u64 curr_cost = 0;
8049
8050         idle_enter_fair(this_rq);
8051
8052         /*
8053          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8054          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8055          */
8056         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8057
8058         if (!energy_aware() &&
8059             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8060              !this_rq->rd->overload)) {
8061                 rcu_read_lock();
8062                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8063                 if (sd)
8064                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8065                 rcu_read_unlock();
8066
8067                 goto out;
8068         }
8069
8070         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8071
8072         update_blocked_averages(this_cpu);
8073         rcu_read_lock();
8074         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8075                 int continue_balancing = 1;
8076                 u64 t0, domain_cost;
8077
8078                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8079                         continue;
8080
8081                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8082                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8083                         break;
8084                 }
8085
8086                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8087                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8088
8089                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8090                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8091                                                    &continue_balancing);
8092
8093                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8094                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8095                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8096
8097                         curr_cost += domain_cost;
8098                 }
8099
8100                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8101
8102                 /*
8103                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8104                  * now runnable tasks on this rq.
8105                  */
8106                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8107                         break;
8108         }
8109         rcu_read_unlock();
8110
8111         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8112
8113         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8114                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8115
8116         /*
8117          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8118          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8119          * pretend we pulled a task.
8120          */
8121         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8122                 pulled_task = 1;
8123
8124 out:
8125         /* Move the next balance forward */
8126         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8127                 this_rq->next_balance = next_balance;
8128
8129         /* Is there a task of a high priority class? */
8130         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8131                 pulled_task = -1;
8132
8133         if (pulled_task) {
8134                 idle_exit_fair(this_rq);
8135                 this_rq->idle_stamp = 0;
8136         }
8137
8138         return pulled_task;
8139 }
8140
8141 /*
8142  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8143  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8144  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8145  * avoids physical / logical imbalances.
8146  */
8147 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8148 {
8149         struct rq *busiest_rq = data;
8150         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8151         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8152         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8153         struct sched_domain *sd;
8154         struct task_struct *p = NULL;
8155
8156         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8157
8158         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8159         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8160                      !busiest_rq->active_balance))
8161                 goto out_unlock;
8162
8163         /* Is there any task to move? */
8164         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8165                 goto out_unlock;
8166
8167         /*
8168          * This condition is "impossible", if it occurs
8169          * we need to fix it. Originally reported by
8170          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8171          */
8172         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8173
8174         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8175         rcu_read_lock();
8176         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8177                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8178                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8179                                 break;
8180         }
8181
8182         if (likely(sd)) {
8183                 struct lb_env env = {
8184                         .sd             = sd,
8185                         .dst_cpu        = target_cpu,
8186                         .dst_rq         = target_rq,
8187                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8188                         .src_rq         = busiest_rq,
8189                         .idle           = CPU_IDLE,
8190                 };
8191
8192                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8193
8194                 p = detach_one_task(&env);
8195                 if (p) {
8196                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8197                         /*
8198                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8199                          */
8200                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8201                 }
8202                 else
8203                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8204         }
8205         rcu_read_unlock();
8206 out_unlock:
8207         busiest_rq->active_balance = 0;
8208         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8209
8210         if (p)
8211                 attach_one_task(target_rq, p);
8212
8213         local_irq_enable();
8214
8215         return 0;
8216 }
8217
8218 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8219 {
8220         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8221 }
8222
8223 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8224 /*
8225  * idle load balancing details
8226  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8227  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8228  *   load balancing for all the idle CPUs.
8229  */
8230 static struct {
8231         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8232         atomic_t nr_cpus;
8233         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8234 } nohz ____cacheline_aligned;
8235
8236 static inline int find_new_ilb(void)
8237 {
8238         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8239
8240         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8241                 return ilb;
8242
8243         return nr_cpu_ids;
8244 }
8245
8246 /*
8247  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8248  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8249  * CPU (if there is one).
8250  */
8251 static void nohz_balancer_kick(void)
8252 {
8253         int ilb_cpu;
8254
8255         nohz.next_balance++;
8256
8257         ilb_cpu = find_new_ilb();
8258
8259         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8260                 return;
8261
8262         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8263                 return;
8264         /*
8265          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8266          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8267          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8268          * will be run before returning from the IPI.
8269          */
8270         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8271         return;
8272 }
8273
8274 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8275 {
8276         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8277                 /*
8278                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8279                  */
8280                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8281                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8282                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8283                 }
8284                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8285         }
8286 }
8287
8288 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8289 {
8290         struct sched_domain *sd;
8291         int cpu = smp_processor_id();
8292
8293         rcu_read_lock();
8294         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8295
8296         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8297                 goto unlock;
8298         sd->nohz_idle = 0;
8299
8300         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8301 unlock:
8302         rcu_read_unlock();
8303 }
8304
8305 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8306 {
8307         struct sched_domain *sd;
8308         int cpu = smp_processor_id();
8309
8310         rcu_read_lock();
8311         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8312
8313         if (!sd || sd->nohz_idle)
8314                 goto unlock;
8315         sd->nohz_idle = 1;
8316
8317         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8318 unlock:
8319         rcu_read_unlock();
8320 }
8321
8322 /*
8323  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8324  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8325  */
8326 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8327 {
8328         /*
8329          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8330          */
8331         if (!cpu_active(cpu))
8332                 return;
8333
8334         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8335                 return;
8336
8337         /*
8338          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8339          */
8340         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8341                 return;
8342
8343         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8344         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8345         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8346 }
8347
8348 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8349                                         unsigned long action, void *hcpu)
8350 {
8351         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8352         case CPU_DYING:
8353                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8354                 return NOTIFY_OK;
8355         default:
8356                 return NOTIFY_DONE;
8357         }
8358 }
8359 #endif
8360
8361 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8362
8363 /*
8364  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8365  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8366  */
8367 void update_max_interval(void)
8368 {
8369         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8370 }
8371
8372 /*
8373  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8374  * and initiates a balancing operation if so.
8375  *
8376  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8377  */
8378 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8379 {
8380         int continue_balancing = 1;
8381         int cpu = rq->cpu;
8382         unsigned long interval;
8383         struct sched_domain *sd;
8384         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8385         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8386         int update_next_balance = 0;
8387         int need_serialize, need_decay = 0;
8388         u64 max_cost = 0;
8389
8390         update_blocked_averages(cpu);
8391
8392         rcu_read_lock();
8393         for_each_domain(cpu, sd) {
8394                 /*
8395                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8396                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8397                  */
8398                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8399                         sd->max_newidle_lb_cost =
8400                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8401                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8402                         need_decay = 1;
8403                 }
8404                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8405
8406                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8407                         continue;
8408
8409                 /*
8410                  * Stop the load balance at this level. There is another
8411                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8412                  * actively.
8413                  */
8414                 if (!continue_balancing) {
8415                         if (need_decay)
8416                                 continue;
8417                         break;
8418                 }
8419
8420                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8421
8422                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8423                 if (need_serialize) {
8424                         if (!spin_trylock(&balancing))
8425                                 goto out;
8426                 }
8427
8428                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8429                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8430                                 /*
8431                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8432                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8433                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8434                                  */
8435                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8436                         }
8437                         sd->last_balance = jiffies;
8438                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8439                 }
8440                 if (need_serialize)
8441                         spin_unlock(&balancing);
8442 out:
8443                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8444                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8445                         update_next_balance = 1;
8446                 }
8447         }
8448         if (need_decay) {
8449                 /*
8450                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8451                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8452                  */
8453                 rq->max_idle_balance_cost =
8454                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8455         }
8456         rcu_read_unlock();
8457
8458         /*
8459          * next_balance will be updated only when there is a need.
8460          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8461          * updated.
8462          */
8463         if (likely(update_next_balance)) {
8464                 rq->next_balance = next_balance;
8465
8466 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8467                 /*
8468                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8469                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8470                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8471                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8472                  * balance for itself and we need to update the
8473                  * nohz.next_balance accordingly.
8474                  */
8475                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8476                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8477 #endif
8478         }
8479 }
8480
8481 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8482 /*
8483  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8484  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8485  */
8486 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8487 {
8488         int this_cpu = this_rq->cpu;
8489         struct rq *rq;
8490         int balance_cpu;
8491         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8492         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8493         int update_next_balance = 0;
8494
8495         if (idle != CPU_IDLE ||
8496             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8497                 goto end;
8498
8499         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8500                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8501                         continue;
8502
8503                 /*
8504                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8505                  * work being done for other cpus. Next load
8506                  * balancing owner will pick it up.
8507                  */
8508                 if (need_resched())
8509                         break;
8510
8511                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8512
8513                 /*
8514                  * If time for next balance is due,
8515                  * do the balance.
8516                  */
8517                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8518                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8519                         update_rq_clock(rq);
8520                         update_idle_cpu_load(rq);
8521                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8522                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8523                 }
8524
8525                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8526                         next_balance = rq->next_balance;
8527                         update_next_balance = 1;
8528                 }
8529         }
8530
8531         /*
8532          * next_balance will be updated only when there is a need.
8533          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8534          * updated.
8535          */
8536         if (likely(update_next_balance))
8537                 nohz.next_balance = next_balance;
8538 end:
8539         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8540 }
8541
8542 /*
8543  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8544  * of an idle cpu in the system.
8545  *   - This rq has more than one task.
8546  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8547  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8548  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8549  *     multiple busy cpu.
8550  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8551  *     domain span are idle.
8552  */
8553 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8554 {
8555         unsigned long now = jiffies;
8556         struct sched_domain *sd;
8557         struct sched_group_capacity *sgc;
8558         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8559         bool kick = false;
8560
8561         if (unlikely(rq->idle_balance))
8562                 return false;
8563
8564        /*
8565         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8566         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8567         */
8568         set_cpu_sd_state_busy();
8569         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8570
8571         /*
8572          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8573          * balancing.
8574          */
8575         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8576                 return false;
8577
8578         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8579                 return false;
8580
8581         if (rq->nr_running >= 2 &&
8582             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8583                 return true;
8584
8585         rcu_read_lock();
8586         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8587         if (sd && !energy_aware()) {
8588                 sgc = sd->groups->sgc;
8589                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8590
8591                 if (nr_busy > 1) {
8592                         kick = true;
8593                         goto unlock;
8594                 }
8595
8596         }
8597
8598         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8599         if (sd) {
8600                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8601                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8602                         kick = true;
8603                         goto unlock;
8604                 }
8605         }
8606
8607         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8608         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8609                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8610                 kick = true;
8611                 goto unlock;
8612         }
8613
8614 unlock:
8615         rcu_read_unlock();
8616         return kick;
8617 }
8618 #else
8619 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8620 #endif
8621
8622 /*
8623  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8624  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8625  */
8626 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8627 {
8628         struct rq *this_rq = this_rq();
8629         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8630                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8631
8632         /*
8633          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8634          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8635          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8636          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8637          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8638          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8639          */
8640         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8641         rebalance_domains(this_rq, idle);
8642 }
8643
8644 /*
8645  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8646  */
8647 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8648 {
8649         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8650         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8651                 return;
8652
8653         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8654                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8655 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8656         if (nohz_kick_needed(rq))
8657                 nohz_balancer_kick();
8658 #endif
8659 }
8660
8661 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8662 {
8663         update_sysctl();
8664
8665         update_runtime_enabled(rq);
8666 }
8667
8668 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8669 {
8670         update_sysctl();
8671
8672         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8673         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8674 }
8675
8676 #endif /* CONFIG_SMP */
8677
8678 /*
8679  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8680  */
8681 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8682 {
8683         struct cfs_rq *cfs_rq;
8684         struct sched_entity *se = &curr->se;
8685
8686         for_each_sched_entity(se) {
8687                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8688                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8689         }
8690
8691         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8692                 task_tick_numa(rq, curr);
8693
8694         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8695                 rq->rd->overutilized = true;
8696
8697         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8698 }
8699
8700 /*
8701  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8702  *  - child not yet on the tasklist
8703  *  - preemption disabled
8704  */
8705 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8706 {
8707         struct cfs_rq *cfs_rq;
8708         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8709         int this_cpu = smp_processor_id();
8710         struct rq *rq = this_rq();
8711         unsigned long flags;
8712
8713         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8714
8715         update_rq_clock(rq);
8716
8717         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8718         curr = cfs_rq->curr;
8719
8720         /*
8721          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8722          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8723          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8724          * of child point to valid ones.
8725          */
8726         rcu_read_lock();
8727         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8728         rcu_read_unlock();
8729
8730         update_curr(cfs_rq);
8731
8732         if (curr)
8733                 se->vruntime = curr->vruntime;
8734         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8735
8736         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8737                 /*
8738                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8739                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8740                  */
8741                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8742                 resched_curr(rq);
8743         }
8744
8745         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8746
8747         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8748 }
8749
8750 /*
8751  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8752  * the current task.
8753  */
8754 static void
8755 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8756 {
8757         if (!task_on_rq_queued(p))
8758                 return;
8759
8760         /*
8761          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8762          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8763          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8764          */
8765         if (rq->curr == p) {
8766                 if (p->prio > oldprio)
8767                         resched_curr(rq);
8768         } else
8769                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8770 }
8771
8772 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8773 {
8774         struct sched_entity *se = &p->se;
8775
8776         /*
8777          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8778          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8779          * vruntime.
8780          */
8781         if (p->on_rq)
8782                 return true;
8783
8784         /*
8785          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8786          * But there are some cases where it has already been normalized:
8787          *
8788          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8789          *   wake_up_new_task().
8790          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8791          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8792          */
8793         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8794                 return true;
8795
8796         return false;
8797 }
8798
8799 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8800 {
8801         struct sched_entity *se = &p->se;
8802         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8803
8804         if (!vruntime_normalized(p)) {
8805                 /*
8806                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8807                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8808                  */
8809                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8810                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8811         }
8812
8813         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8814         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8815 }
8816
8817 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8818 {
8819         struct sched_entity *se = &p->se;
8820         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8821
8822 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8823         /*
8824          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8825          * class maintain depth value), reset depth properly.
8826          */
8827         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8828 #endif
8829
8830         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8831         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8832
8833         if (!vruntime_normalized(p))
8834                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8835 }
8836
8837 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8838 {
8839         detach_task_cfs_rq(p);
8840 }
8841
8842 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8843 {
8844         attach_task_cfs_rq(p);
8845
8846         if (task_on_rq_queued(p)) {
8847                 /*
8848                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8849                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8850                  * if we can still preempt the current task.
8851                  */
8852                 if (rq->curr == p)
8853                         resched_curr(rq);
8854                 else
8855                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8856         }
8857 }
8858
8859 /* Account for a task changing its policy or group.
8860  *
8861  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8862  * migrates between groups/classes.
8863  */
8864 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8865 {
8866         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8867
8868         for_each_sched_entity(se) {
8869                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8870
8871                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8872                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8873                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8874         }
8875 }
8876
8877 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8878 {
8879         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8880         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8881 #ifndef CONFIG_64BIT
8882         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8883 #endif
8884 #ifdef CONFIG_SMP
8885         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8886         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8887 #endif
8888 }
8889
8890 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8891 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8892 {
8893         detach_task_cfs_rq(p);
8894         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8895
8896 #ifdef CONFIG_SMP
8897         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8898         p->se.avg.last_update_time = 0;
8899 #endif
8900         attach_task_cfs_rq(p);
8901 }
8902
8903 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8904 {
8905         int i;
8906
8907         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8908
8909         for_each_possible_cpu(i) {
8910                 if (tg->cfs_rq)
8911                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8912                 if (tg->se) {
8913                         if (tg->se[i])
8914                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8915                         kfree(tg->se[i]);
8916                 }
8917         }
8918
8919         kfree(tg->cfs_rq);
8920         kfree(tg->se);
8921 }
8922
8923 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8924 {
8925         struct cfs_rq *cfs_rq;
8926         struct sched_entity *se;
8927         int i;
8928
8929         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8930         if (!tg->cfs_rq)
8931                 goto err;
8932         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8933         if (!tg->se)
8934                 goto err;
8935
8936         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8937
8938         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8939
8940         for_each_possible_cpu(i) {
8941                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8942                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8943                 if (!cfs_rq)
8944                         goto err;
8945
8946                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8947                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8948                 if (!se)
8949                         goto err_free_rq;
8950
8951                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8952                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8953                 init_entity_runnable_average(se);
8954         }
8955
8956         return 1;
8957
8958 err_free_rq:
8959         kfree(cfs_rq);
8960 err:
8961         return 0;
8962 }
8963
8964 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8965 {
8966         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8967         unsigned long flags;
8968
8969         /*
8970         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8971         * check on_list without danger of it being re-added.
8972         */
8973         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8974                 return;
8975
8976         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8977         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8978         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8979 }
8980
8981 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8982                         struct sched_entity *se, int cpu,
8983                         struct sched_entity *parent)
8984 {
8985         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8986
8987         cfs_rq->tg = tg;
8988         cfs_rq->rq = rq;
8989         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8990
8991         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8992         tg->se[cpu] = se;
8993
8994         /* se could be NULL for root_task_group */
8995         if (!se)
8996                 return;
8997
8998         if (!parent) {
8999                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9000                 se->depth = 0;
9001         } else {
9002                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9003                 se->depth = parent->depth + 1;
9004         }
9005
9006         se->my_q = cfs_rq;
9007         /* guarantee group entities always have weight */
9008         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9009         se->parent = parent;
9010 }
9011
9012 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9013
9014 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9015 {
9016         int i;
9017         unsigned long flags;
9018
9019         /*
9020          * We can't change the weight of the root cgroup.
9021          */
9022         if (!tg->se[0])
9023                 return -EINVAL;
9024
9025         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9026
9027         mutex_lock(&shares_mutex);
9028         if (tg->shares == shares)
9029                 goto done;
9030
9031         tg->shares = shares;
9032         for_each_possible_cpu(i) {
9033                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9034                 struct sched_entity *se;
9035
9036                 se = tg->se[i];
9037                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9038                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9039
9040                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9041                 update_rq_clock(rq);
9042                 for_each_sched_entity(se)
9043                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9044                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9045         }
9046
9047 done:
9048         mutex_unlock(&shares_mutex);
9049         return 0;
9050 }
9051 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9052
9053 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9054
9055 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9056 {
9057         return 1;
9058 }
9059
9060 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9061
9062 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9063
9064
9065 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9066 {
9067         struct sched_entity *se = &task->se;
9068         unsigned int rr_interval = 0;
9069
9070         /*
9071          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9072          * idle runqueue:
9073          */
9074         if (rq->cfs.load.weight)
9075                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9076
9077         return rr_interval;
9078 }
9079
9080 /*
9081  * All the scheduling class methods:
9082  */
9083 const struct sched_class fair_sched_class = {
9084         .next                   = &idle_sched_class,
9085         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9086         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9087         .yield_task             = yield_task_fair,
9088         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9089
9090         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9091
9092         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9093         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9094
9095 #ifdef CONFIG_SMP
9096         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9097         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9098
9099         .rq_online              = rq_online_fair,
9100         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9101
9102         .task_waking            = task_waking_fair,
9103         .task_dead              = task_dead_fair,
9104         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9105 #endif
9106
9107         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9108         .task_tick              = task_tick_fair,
9109         .task_fork              = task_fork_fair,
9110
9111         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9112         .switched_from          = switched_from_fair,
9113         .switched_to            = switched_to_fair,
9114
9115         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9116
9117         .update_curr            = update_curr_fair,
9118
9119 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9120         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9121 #endif
9122 };
9123
9124 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9125 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9126 {
9127         struct cfs_rq *cfs_rq;
9128
9129         rcu_read_lock();
9130         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9131                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9132         rcu_read_unlock();
9133 }
9134
9135 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9136 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9137 {
9138         int node;
9139         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9140
9141         for_each_online_node(node) {
9142                 if (p->numa_faults) {
9143                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9144                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9145                 }
9146                 if (p->numa_group) {
9147                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9148                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9149                 }
9150                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9151         }
9152 }
9153 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9154 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9155
9156 __init void init_sched_fair_class(void)
9157 {
9158 #ifdef CONFIG_SMP
9159         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9160
9161 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9162         nohz.next_balance = jiffies;
9163         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9164         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9165 #endif
9166 #endif /* SMP */
9167
9168 }