sched/fair: Simplify idle_idx handling in select_idle_sibling()
[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 #include <linux/module.h>
34
35 #include <trace/events/sched.h>
36
37 #include "sched.h"
38 #include "tune.h"
39 #include "walt.h"
40
41 /*
42  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
43  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
44  *
45  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
46  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
47  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
48  * based scheduling concepts.
49  *
50  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
51  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
55
56 unsigned int sysctl_sched_sync_hint_enable = 1;
57 unsigned int sysctl_sched_initial_task_util = 0;
58 unsigned int sysctl_sched_cstate_aware = 1;
59
60 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
61 unsigned int sysctl_sched_use_walt_cpu_util = 1;
62 unsigned int sysctl_sched_use_walt_task_util = 1;
63 __read_mostly unsigned int sysctl_sched_walt_cpu_high_irqload =
64     (10 * NSEC_PER_MSEC);
65 #endif
66 /*
67  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
68  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
69  *
70  * Options are:
71  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
72  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
73  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
74  */
75 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
76         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
77
78 /*
79  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
80  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
83 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
84
85 /*
86  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
87  */
88 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
89
90 /*
91  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
92  * parent will (try to) run first.
93  */
94 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
95
96 /*
97  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
98  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
99  *
100  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
101  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
102  * have immediate wakeup/sleep latencies.
103  */
104 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
105 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
106
107 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
108
109 /*
110  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
111  * distribution.
112  * (default: 10msec)
113  */
114 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
115
116 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
117 /*
118  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
119  * each time a cfs_rq requests quota.
120  *
121  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
122  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
123  * we will always only issue the remaining available time.
124  *
125  * default: 5 msec, units: microseconds
126   */
127 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
128 #endif
129
130 /*
131  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
132  * util * margin < capacity * 1024
133  */
134 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% */
135
136 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
137 {
138         lw->weight += inc;
139         lw->inv_weight = 0;
140 }
141
142 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
143 {
144         lw->weight -= dec;
145         lw->inv_weight = 0;
146 }
147
148 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
149 {
150         lw->weight = w;
151         lw->inv_weight = 0;
152 }
153
154 /*
155  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
156  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
157  * to users decreases. But the relationship is not linear,
158  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
159  * number of CPUs.
160  *
161  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
162  */
163 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
164 {
165         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
166         unsigned int factor;
167
168         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
169         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
170                 factor = 1;
171                 break;
172         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
173                 factor = cpus;
174                 break;
175         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
176         default:
177                 factor = 1 + ilog2(cpus);
178                 break;
179         }
180
181         return factor;
182 }
183
184 static void update_sysctl(void)
185 {
186         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
187
188 #define SET_SYSCTL(name) \
189         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
190         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
191         SET_SYSCTL(sched_latency);
192         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
193 #undef SET_SYSCTL
194 }
195
196 void sched_init_granularity(void)
197 {
198         update_sysctl();
199 }
200
201 #define WMULT_CONST     (~0U)
202 #define WMULT_SHIFT     32
203
204 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
205 {
206         unsigned long w;
207
208         if (likely(lw->inv_weight))
209                 return;
210
211         w = scale_load_down(lw->weight);
212
213         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
214                 lw->inv_weight = 1;
215         else if (unlikely(!w))
216                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
217         else
218                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
219 }
220
221 /*
222  * delta_exec * weight / lw.weight
223  *   OR
224  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
225  *
226  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
227  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
228  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
229  *
230  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
231  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
232  */
233 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
234 {
235         u64 fact = scale_load_down(weight);
236         int shift = WMULT_SHIFT;
237
238         __update_inv_weight(lw);
239
240         if (unlikely(fact >> 32)) {
241                 while (fact >> 32) {
242                         fact >>= 1;
243                         shift--;
244                 }
245         }
246
247         /* hint to use a 32x32->64 mul */
248         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
249
250         while (fact >> 32) {
251                 fact >>= 1;
252                 shift--;
253         }
254
255         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
256 }
257
258
259 const struct sched_class fair_sched_class;
260
261 /**************************************************************
262  * CFS operations on generic schedulable entities:
263  */
264
265 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
266
267 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
268 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
269 {
270         return cfs_rq->rq;
271 }
272
273 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
274 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
275
276 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
277 {
278 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
279         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
280 #endif
281         return container_of(se, struct task_struct, se);
282 }
283
284 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
285 #define for_each_sched_entity(se) \
286                 for (; se; se = se->parent)
287
288 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
289 {
290         return p->se.cfs_rq;
291 }
292
293 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
294 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
295 {
296         return se->cfs_rq;
297 }
298
299 /* runqueue "owned" by this group */
300 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
301 {
302         return grp->my_q;
303 }
304
305 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
306 {
307         if (!cfs_rq->on_list) {
308                 /*
309                  * Ensure we either appear before our parent (if already
310                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
311                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
312                  * reduces this to two cases.
313                  */
314                 if (cfs_rq->tg->parent &&
315                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
316                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
317                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
318                 } else {
319                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
320                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
321                 }
322
323                 cfs_rq->on_list = 1;
324         }
325 }
326
327 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
328 {
329         if (cfs_rq->on_list) {
330                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
331                 cfs_rq->on_list = 0;
332         }
333 }
334
335 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
336 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
337         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
338
339 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
340 static inline struct cfs_rq *
341 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
342 {
343         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
344                 return se->cfs_rq;
345
346         return NULL;
347 }
348
349 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
350 {
351         return se->parent;
352 }
353
354 static void
355 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
356 {
357         int se_depth, pse_depth;
358
359         /*
360          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
361          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
362          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
363          * parent.
364          */
365
366         /* First walk up until both entities are at same depth */
367         se_depth = (*se)->depth;
368         pse_depth = (*pse)->depth;
369
370         while (se_depth > pse_depth) {
371                 se_depth--;
372                 *se = parent_entity(*se);
373         }
374
375         while (pse_depth > se_depth) {
376                 pse_depth--;
377                 *pse = parent_entity(*pse);
378         }
379
380         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
381                 *se = parent_entity(*se);
382                 *pse = parent_entity(*pse);
383         }
384 }
385
386 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
387
388 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
389 {
390         return container_of(se, struct task_struct, se);
391 }
392
393 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
394 {
395         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
396 }
397
398 #define entity_is_task(se)      1
399
400 #define for_each_sched_entity(se) \
401                 for (; se; se = NULL)
402
403 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
404 {
405         return &task_rq(p)->cfs;
406 }
407
408 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
409 {
410         struct task_struct *p = task_of(se);
411         struct rq *rq = task_rq(p);
412
413         return &rq->cfs;
414 }
415
416 /* runqueue "owned" by this group */
417 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
418 {
419         return NULL;
420 }
421
422 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
423 {
424 }
425
426 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
427 {
428 }
429
430 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
431                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
432
433 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
434 {
435         return NULL;
436 }
437
438 static inline void
439 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
440 {
441 }
442
443 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
444
445 static __always_inline
446 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
447
448 /**************************************************************
449  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
450  */
451
452 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
453 {
454         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
455         if (delta > 0)
456                 max_vruntime = vruntime;
457
458         return max_vruntime;
459 }
460
461 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
462 {
463         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
464         if (delta < 0)
465                 min_vruntime = vruntime;
466
467         return min_vruntime;
468 }
469
470 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
471                                 struct sched_entity *b)
472 {
473         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
474 }
475
476 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
477 {
478         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
479
480         if (cfs_rq->curr)
481                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
482
483         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
484                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
485                                                    struct sched_entity,
486                                                    run_node);
487
488                 if (!cfs_rq->curr)
489                         vruntime = se->vruntime;
490                 else
491                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
492         }
493
494         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
495         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
496 #ifndef CONFIG_64BIT
497         smp_wmb();
498         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
499 #endif
500 }
501
502 /*
503  * Enqueue an entity into the rb-tree:
504  */
505 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
506 {
507         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
508         struct rb_node *parent = NULL;
509         struct sched_entity *entry;
510         int leftmost = 1;
511
512         /*
513          * Find the right place in the rbtree:
514          */
515         while (*link) {
516                 parent = *link;
517                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
518                 /*
519                  * We dont care about collisions. Nodes with
520                  * the same key stay together.
521                  */
522                 if (entity_before(se, entry)) {
523                         link = &parent->rb_left;
524                 } else {
525                         link = &parent->rb_right;
526                         leftmost = 0;
527                 }
528         }
529
530         /*
531          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
532          * used):
533          */
534         if (leftmost)
535                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
536
537         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
538         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
539 }
540
541 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
542 {
543         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
544                 struct rb_node *next_node;
545
546                 next_node = rb_next(&se->run_node);
547                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
548         }
549
550         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
551 }
552
553 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
554 {
555         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
556
557         if (!left)
558                 return NULL;
559
560         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
561 }
562
563 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
564 {
565         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
566
567         if (!next)
568                 return NULL;
569
570         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
571 }
572
573 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
574 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
575 {
576         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
577
578         if (!last)
579                 return NULL;
580
581         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
582 }
583
584 /**************************************************************
585  * Scheduling class statistics methods:
586  */
587
588 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
589                 void __user *buffer, size_t *lenp,
590                 loff_t *ppos)
591 {
592         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
593         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
594
595         if (ret || !write)
596                 return ret;
597
598         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
599                                         sysctl_sched_min_granularity);
600
601 #define WRT_SYSCTL(name) \
602         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
603         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
604         WRT_SYSCTL(sched_latency);
605         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
606 #undef WRT_SYSCTL
607
608         return 0;
609 }
610 #endif
611
612 /*
613  * delta /= w
614  */
615 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
616 {
617         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
618                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
619
620         return delta;
621 }
622
623 /*
624  * The idea is to set a period in which each task runs once.
625  *
626  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
627  * this period because otherwise the slices get too small.
628  *
629  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
630  */
631 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
632 {
633         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
634                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
635         else
636                 return sysctl_sched_latency;
637 }
638
639 /*
640  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
641  * proportional to the weight.
642  *
643  * s = p*P[w/rw]
644  */
645 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
646 {
647         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
648
649         for_each_sched_entity(se) {
650                 struct load_weight *load;
651                 struct load_weight lw;
652
653                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
654                 load = &cfs_rq->load;
655
656                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
657                         lw = cfs_rq->load;
658
659                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
660                         load = &lw;
661                 }
662                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
663         }
664         return slice;
665 }
666
667 /*
668  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
669  *
670  * vs = s/w
671  */
672 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
673 {
674         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
675 }
676
677 #ifdef CONFIG_SMP
678 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
679 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
680
681 /*
682  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
683  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
684  * dependent on this value.
685  */
686 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
687 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
688 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
689
690 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
691 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
692 {
693         struct sched_avg *sa = &se->avg;
694
695         sa->last_update_time = 0;
696         /*
697          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
698          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
699          * will definitely be update (after enqueue).
700          */
701         sa->period_contrib = 1023;
702         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
703         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
704         sa->util_avg =  sched_freq() ?
705                 sysctl_sched_initial_task_util :
706                 scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
707         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
708         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
709 }
710
711 #else
712 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
713 {
714 }
715 #endif
716
717 /*
718  * Update the current task's runtime statistics.
719  */
720 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
721 {
722         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
723         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
724         u64 delta_exec;
725
726         if (unlikely(!curr))
727                 return;
728
729         delta_exec = now - curr->exec_start;
730         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
731                 return;
732
733         curr->exec_start = now;
734
735         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
736                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
737
738         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
739         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
740
741         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
742         update_min_vruntime(cfs_rq);
743
744         if (entity_is_task(curr)) {
745                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
746
747                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
748                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
749                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
750         }
751
752         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
753 }
754
755 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
756 {
757         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
758 }
759
760 static inline void
761 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
762 {
763         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
764 }
765
766 /*
767  * Task is being enqueued - update stats:
768  */
769 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
770 {
771         /*
772          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
773          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
774          */
775         if (se != cfs_rq->curr)
776                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
777 }
778
779 static void
780 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
781 {
782         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
783                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
784         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
785         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
786                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
787 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
788         if (entity_is_task(se)) {
789                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
790                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
791         }
792 #endif
793         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
794 }
795
796 static inline void
797 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
798 {
799         /*
800          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
801          * waiting task:
802          */
803         if (se != cfs_rq->curr)
804                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
805 }
806
807 /*
808  * We are picking a new current task - update its stats:
809  */
810 static inline void
811 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
812 {
813         /*
814          * We are starting a new run period:
815          */
816         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
817 }
818
819 /**************************************************
820  * Scheduling class queueing methods:
821  */
822
823 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
824 /*
825  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
826  * calculated based on the tasks virtual memory size and
827  * numa_balancing_scan_size.
828  */
829 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
830 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
831
832 /* Portion of address space to scan in MB */
833 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
834
835 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
836 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
837
838 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
839 {
840         unsigned long rss = 0;
841         unsigned long nr_scan_pages;
842
843         /*
844          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
845          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
846          * on resident pages
847          */
848         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
849         rss = get_mm_rss(p->mm);
850         if (!rss)
851                 rss = nr_scan_pages;
852
853         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
854         return rss / nr_scan_pages;
855 }
856
857 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
858 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
859
860 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
861 {
862         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
863         unsigned int scan, floor;
864         unsigned int windows = 1;
865
866         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
867                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
868         floor = 1000 / windows;
869
870         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
871         return max_t(unsigned int, floor, scan);
872 }
873
874 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
875 {
876         unsigned int smin = task_scan_min(p);
877         unsigned int smax;
878
879         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
880         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
881         return max(smin, smax);
882 }
883
884 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
885 {
886         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
887         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
888 }
889
890 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
891 {
892         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
893         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
894 }
895
896 struct numa_group {
897         atomic_t refcount;
898
899         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
900         int nr_tasks;
901         pid_t gid;
902
903         struct rcu_head rcu;
904         nodemask_t active_nodes;
905         unsigned long total_faults;
906         /*
907          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
908          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
909          * more by CPU use than by memory faults.
910          */
911         unsigned long *faults_cpu;
912         unsigned long faults[0];
913 };
914
915 /* Shared or private faults. */
916 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
917
918 /* Memory and CPU locality */
919 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
920
921 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
922 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
923
924 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
925 {
926         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
927 }
928
929 /*
930  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
931  * occupy the first half of the array. The second half of the
932  * array is for current counters, which are averaged into the
933  * first set by task_numa_placement.
934  */
935 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
936 {
937         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
938 }
939
940 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
941 {
942         if (!p->numa_faults)
943                 return 0;
944
945         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
946                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
947 }
948
949 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
950 {
951         if (!p->numa_group)
952                 return 0;
953
954         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
955                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
956 }
957
958 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
959 {
960         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
961                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
962 }
963
964 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
965 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
966                                         int maxdist, bool task)
967 {
968         unsigned long score = 0;
969         int node;
970
971         /*
972          * All nodes are directly connected, and the same distance
973          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
974          */
975         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
976                 return 0;
977
978         /*
979          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
980          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
981          */
982         for_each_online_node(node) {
983                 unsigned long faults;
984                 int dist = node_distance(nid, node);
985
986                 /*
987                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
988                  * for placement; nid was already counted.
989                  */
990                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
991                         continue;
992
993                 /*
994                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
995                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
996                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
997                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
998                  * of each group. Skip other nodes.
999                  */
1000                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1001                                         dist > maxdist)
1002                         continue;
1003
1004                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1005                 if (task)
1006                         faults = task_faults(p, node);
1007                 else
1008                         faults = group_faults(p, node);
1009
1010                 /*
1011                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1012                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1013                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1014                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1015                  * The further away a node is, the less the faults count.
1016                  * This seems to result in good task placement.
1017                  */
1018                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1019                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1020                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1021                 }
1022
1023                 score += faults;
1024         }
1025
1026         return score;
1027 }
1028
1029 /*
1030  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1031  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1032  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1033  * evenly spread out between numa nodes.
1034  */
1035 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1036                                         int dist)
1037 {
1038         unsigned long faults, total_faults;
1039
1040         if (!p->numa_faults)
1041                 return 0;
1042
1043         total_faults = p->total_numa_faults;
1044
1045         if (!total_faults)
1046                 return 0;
1047
1048         faults = task_faults(p, nid);
1049         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1050
1051         return 1000 * faults / total_faults;
1052 }
1053
1054 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1055                                          int dist)
1056 {
1057         unsigned long faults, total_faults;
1058
1059         if (!p->numa_group)
1060                 return 0;
1061
1062         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1063
1064         if (!total_faults)
1065                 return 0;
1066
1067         faults = group_faults(p, nid);
1068         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1069
1070         return 1000 * faults / total_faults;
1071 }
1072
1073 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1074                                 int src_nid, int dst_cpu)
1075 {
1076         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1077         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1078         int last_cpupid, this_cpupid;
1079
1080         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1081
1082         /*
1083          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1084          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1085          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1086          *
1087          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1088          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1089          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1090          *
1091          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1092          * same result twice in a row, given these samples are fully
1093          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1094          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1095          *
1096          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1097          * act on an unlikely task<->page relation.
1098          */
1099         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1100         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1101                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1102                 return false;
1103
1104         /* Always allow migrate on private faults */
1105         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1106                 return true;
1107
1108         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1109         if (!ng)
1110                 return true;
1111
1112         /*
1113          * Do not migrate if the destination is not a node that
1114          * is actively used by this numa group.
1115          */
1116         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1117                 return false;
1118
1119         /*
1120          * Source is a node that is not actively used by this
1121          * numa group, while the destination is. Migrate.
1122          */
1123         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1124                 return true;
1125
1126         /*
1127          * Both source and destination are nodes in active
1128          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1129          * by migrating from more heavily used groups, to less
1130          * heavily used ones, spreading the load around.
1131          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1132          */
1133         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1134 }
1135
1136 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1137 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1138 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1139 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1140 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1141
1142 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1143 struct numa_stats {
1144         unsigned long nr_running;
1145         unsigned long load;
1146
1147         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1148         unsigned long compute_capacity;
1149
1150         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1151         unsigned long task_capacity;
1152         int has_free_capacity;
1153 };
1154
1155 /*
1156  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1157  */
1158 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1159 {
1160         int smt, cpu, cpus = 0;
1161         unsigned long capacity;
1162
1163         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1164         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1165                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1166
1167                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1168                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1169                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1170
1171                 cpus++;
1172         }
1173
1174         /*
1175          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1176          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1177          * not find this node attractive.
1178          *
1179          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1180          * imbalance and bail there.
1181          */
1182         if (!cpus)
1183                 return;
1184
1185         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1186         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1187         capacity = cpus / smt; /* cores */
1188
1189         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1190                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1191         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1192 }
1193
1194 struct task_numa_env {
1195         struct task_struct *p;
1196
1197         int src_cpu, src_nid;
1198         int dst_cpu, dst_nid;
1199
1200         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1201
1202         int imbalance_pct;
1203         int dist;
1204
1205         struct task_struct *best_task;
1206         long best_imp;
1207         int best_cpu;
1208 };
1209
1210 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1211                              struct task_struct *p, long imp)
1212 {
1213         if (env->best_task)
1214                 put_task_struct(env->best_task);
1215
1216         env->best_task = p;
1217         env->best_imp = imp;
1218         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1219 }
1220
1221 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1222                                 struct task_numa_env *env)
1223 {
1224         long imb, old_imb;
1225         long orig_src_load, orig_dst_load;
1226         long src_capacity, dst_capacity;
1227
1228         /*
1229          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1230          *
1231          * src_load        dst_load
1232          * ------------ vs ---------
1233          * src_capacity    dst_capacity
1234          */
1235         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1236         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1237
1238         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1239         if (dst_load < src_load)
1240                 swap(dst_load, src_load);
1241
1242         /* Is the difference below the threshold? */
1243         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1244               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1245         if (imb <= 0)
1246                 return false;
1247
1248         /*
1249          * The imbalance is above the allowed threshold.
1250          * Compare it with the old imbalance.
1251          */
1252         orig_src_load = env->src_stats.load;
1253         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1254
1255         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1256                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1257
1258         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1259                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1260
1261         /* Would this change make things worse? */
1262         return (imb > old_imb);
1263 }
1264
1265 /*
1266  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1267  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1268  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1269  * be exchanged with the source task
1270  */
1271 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1272                               long taskimp, long groupimp)
1273 {
1274         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1275         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1276         struct task_struct *cur;
1277         long src_load, dst_load;
1278         long load;
1279         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1280         long moveimp = imp;
1281         int dist = env->dist;
1282         bool assigned = false;
1283
1284         rcu_read_lock();
1285
1286         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1287         cur = dst_rq->curr;
1288         /*
1289          * No need to move the exiting task or idle task.
1290          */
1291         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1292                 cur = NULL;
1293         else {
1294                 /*
1295                  * The task_struct must be protected here to protect the
1296                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1297                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1298                  * finish_task_switch()
1299                  *     --> put_task_struct()
1300                  *         --> __put_task_struct()
1301                  *             --> task_numa_free()
1302                  */
1303                 get_task_struct(cur);
1304         }
1305
1306         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1307
1308         /*
1309          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1310          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1311          */
1312         if (cur == env->p)
1313                 goto unlock;
1314
1315         /*
1316          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1317          * source and destination node. Calculate the total differential for
1318          * the source task and potential destination task. The more negative
1319          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1320          * be incurred if the tasks were swapped.
1321          */
1322         if (cur) {
1323                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1324                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1325                         goto unlock;
1326
1327                 /*
1328                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1329                  * in any group then look only at task weights.
1330                  */
1331                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1332                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1333                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1334                         /*
1335                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1336                          * tasks within a group over tiny differences.
1337                          */
1338                         if (cur->numa_group)
1339                                 imp -= imp/16;
1340                 } else {
1341                         /*
1342                          * Compare the group weights. If a task is all by
1343                          * itself (not part of a group), use the task weight
1344                          * instead.
1345                          */
1346                         if (cur->numa_group)
1347                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1348                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1349                         else
1350                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1351                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1352                 }
1353         }
1354
1355         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1356                 goto unlock;
1357
1358         if (!cur) {
1359                 /* Is there capacity at our destination? */
1360                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1361                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1362                         goto unlock;
1363
1364                 goto balance;
1365         }
1366
1367         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1368         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1369                         dst_rq->nr_running == 1)
1370                 goto assign;
1371
1372         /*
1373          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1374          */
1375 balance:
1376         load = task_h_load(env->p);
1377         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1378         src_load = env->src_stats.load - load;
1379
1380         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1381                 /*
1382                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1383                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1384                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1385                  * so an actually idle CPU will win.
1386                  */
1387                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1388                         imp = moveimp - 1;
1389                         put_task_struct(cur);
1390                         cur = NULL;
1391                         goto assign;
1392                 }
1393         }
1394
1395         if (imp <= env->best_imp)
1396                 goto unlock;
1397
1398         if (cur) {
1399                 load = task_h_load(cur);
1400                 dst_load -= load;
1401                 src_load += load;
1402         }
1403
1404         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1405                 goto unlock;
1406
1407         /*
1408          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1409          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1410          */
1411         if (!cur)
1412                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1413                                                    env->dst_cpu);
1414
1415 assign:
1416         assigned = true;
1417         task_numa_assign(env, cur, imp);
1418 unlock:
1419         rcu_read_unlock();
1420         /*
1421          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1422          * finished.
1423          */
1424         if (cur && !assigned)
1425                 put_task_struct(cur);
1426 }
1427
1428 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1429                                 long taskimp, long groupimp)
1430 {
1431         int cpu;
1432
1433         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1434                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1435                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1436                         continue;
1437
1438                 env->dst_cpu = cpu;
1439                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1440         }
1441 }
1442
1443 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1444 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1445 {
1446         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1447         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1448
1449         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1450                 return false;
1451
1452         /*
1453          * Only consider a task move if the source has a higher load
1454          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1455          *
1456          *      src->load                dst->load
1457          * --------------------- vs ---------------------
1458          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1459          */
1460         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1461
1462             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1463                 return true;
1464
1465         return false;
1466 }
1467
1468 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1469 {
1470         struct task_numa_env env = {
1471                 .p = p,
1472
1473                 .src_cpu = task_cpu(p),
1474                 .src_nid = task_node(p),
1475
1476                 .imbalance_pct = 112,
1477
1478                 .best_task = NULL,
1479                 .best_imp = 0,
1480                 .best_cpu = -1
1481         };
1482         struct sched_domain *sd;
1483         unsigned long taskweight, groupweight;
1484         int nid, ret, dist;
1485         long taskimp, groupimp;
1486
1487         /*
1488          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1489          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1490          *
1491          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1492          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1493          * to satisfy here.
1494          */
1495         rcu_read_lock();
1496         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1497         if (sd)
1498                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1499         rcu_read_unlock();
1500
1501         /*
1502          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1503          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1504          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1505          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1506          */
1507         if (unlikely(!sd)) {
1508                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1509                 return -EINVAL;
1510         }
1511
1512         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1513         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1514         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1515         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1516         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1517         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1518         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1519         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1520
1521         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1522         if (numa_has_capacity(&env))
1523                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1524
1525         /*
1526          * Look at other nodes in these cases:
1527          * - there is no space available on the preferred_nid
1528          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1529          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1530          *   we need to check other locations.
1531          */
1532         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1533                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1534                 for_each_online_node(nid) {
1535                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1536                                 continue;
1537
1538                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1539                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1540                                                 dist != env.dist) {
1541                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1542                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1543                         }
1544
1545                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1546                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1547                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1548                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1549                                 continue;
1550
1551                         env.dist = dist;
1552                         env.dst_nid = nid;
1553                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1554                         if (numa_has_capacity(&env))
1555                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1556                 }
1557         }
1558
1559         /*
1560          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1561          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1562          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1563          * settle down.
1564          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1565          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1566          */
1567         if (p->numa_group) {
1568                 if (env.best_cpu == -1)
1569                         nid = env.src_nid;
1570                 else
1571                         nid = env.dst_nid;
1572
1573                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1574                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1575         }
1576
1577         /* No better CPU than the current one was found. */
1578         if (env.best_cpu == -1)
1579                 return -EAGAIN;
1580
1581         /*
1582          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1583          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1584          */
1585         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1586
1587         if (env.best_task == NULL) {
1588                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1589                 if (ret != 0)
1590                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1591                 return ret;
1592         }
1593
1594         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1595         if (ret != 0)
1596                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1597         put_task_struct(env.best_task);
1598         return ret;
1599 }
1600
1601 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1602 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1603 {
1604         unsigned long interval = HZ;
1605
1606         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1607         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1608                 return;
1609
1610         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1611         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1612         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1613
1614         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1615         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1616                 return;
1617
1618         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1619         task_numa_migrate(p);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1624  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1625  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1626  * located.
1627  *
1628  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1629  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1630  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1631  * only removed when they drop below 3/16.
1632  */
1633 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1634 {
1635         unsigned long faults, max_faults = 0;
1636         int nid;
1637
1638         for_each_online_node(nid) {
1639                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1640                 if (faults > max_faults)
1641                         max_faults = faults;
1642         }
1643
1644         for_each_online_node(nid) {
1645                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1646                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1647                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1648                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1649                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1650                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1651         }
1652 }
1653
1654 /*
1655  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1656  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1657  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1658  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1659  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1660  */
1661 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1662 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1663
1664 /*
1665  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1666  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1667  * the page accesses are shared with other processes.
1668  * Otherwise, decrease the scan period.
1669  */
1670 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1671                         unsigned long shared, unsigned long private)
1672 {
1673         unsigned int period_slot;
1674         int ratio;
1675         int diff;
1676
1677         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1678         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1679
1680         /*
1681          * If there were no record hinting faults then either the task is
1682          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1683          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1684          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1685          * node is overloaded. In either case, scan slower
1686          */
1687         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1688                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1689                         p->numa_scan_period << 1);
1690
1691                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1692                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1693
1694                 return;
1695         }
1696
1697         /*
1698          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1699          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1700          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1701          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1702          */
1703         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1704         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1705         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1706                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1707                 if (!slot)
1708                         slot = 1;
1709                 diff = slot * period_slot;
1710         } else {
1711                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1712
1713                 /*
1714                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1715                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1716                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1717                  * speaking the intent is that there is little point
1718                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1719                  * simply bounce migrations uselessly
1720                  */
1721                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1722                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1723         }
1724
1725         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1726                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1727         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1728 }
1729
1730 /*
1731  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1732  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1733  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1734  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1735  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1736  */
1737 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1738 {
1739         u64 runtime, delta, now;
1740         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1741         now = p->se.exec_start;
1742         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1743
1744         if (p->last_task_numa_placement) {
1745                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1746                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1747         } else {
1748                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1749                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1750         }
1751
1752         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1753         p->last_task_numa_placement = now;
1754
1755         return delta;
1756 }
1757
1758 /*
1759  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1760  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1761  * otherwise workloads might not converge.
1762  */
1763 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1764 {
1765         nodemask_t nodes;
1766         int dist;
1767
1768         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1769         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1770                 return nid;
1771
1772         /*
1773          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1774          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1775          * both the node itself, and on nearby nodes.
1776          */
1777         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1778                 unsigned long score, max_score = 0;
1779                 int node, max_node = nid;
1780
1781                 dist = sched_max_numa_distance;
1782
1783                 for_each_online_node(node) {
1784                         score = group_weight(p, node, dist);
1785                         if (score > max_score) {
1786                                 max_score = score;
1787                                 max_node = node;
1788                         }
1789                 }
1790                 return max_node;
1791         }
1792
1793         /*
1794          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1795          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1796          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1797          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1798          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1799          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1800          * keep the complexity of the search down.
1801          */
1802         nodes = node_online_map;
1803         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1804                 unsigned long max_faults = 0;
1805                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1806                 int a, b;
1807
1808                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1809                 if (!find_numa_distance(dist))
1810                         continue;
1811
1812                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1813                         unsigned long faults = 0;
1814                         nodemask_t this_group;
1815                         nodes_clear(this_group);
1816
1817                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1818                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1819                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1820                                         faults += group_faults(p, b);
1821                                         node_set(b, this_group);
1822                                         node_clear(b, nodes);
1823                                 }
1824                         }
1825
1826                         /* Remember the top group. */
1827                         if (faults > max_faults) {
1828                                 max_faults = faults;
1829                                 max_group = this_group;
1830                                 /*
1831                                  * subtle: at the smallest distance there is
1832                                  * just one node left in each "group", the
1833                                  * winner is the preferred nid.
1834                                  */
1835                                 nid = a;
1836                         }
1837                 }
1838                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1839                 if (!max_faults)
1840                         break;
1841                 nodes = max_group;
1842         }
1843         return nid;
1844 }
1845
1846 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1847 {
1848         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1849         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1850         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1851         unsigned long total_faults;
1852         u64 runtime, period;
1853         spinlock_t *group_lock = NULL;
1854
1855         /*
1856          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1857          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1858          * that the field is read in a single access:
1859          */
1860         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1861         if (p->numa_scan_seq == seq)
1862                 return;
1863         p->numa_scan_seq = seq;
1864         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1865
1866         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1867                        p->numa_faults_locality[1];
1868         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1869
1870         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1871         if (p->numa_group) {
1872                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1873                 spin_lock_irq(group_lock);
1874         }
1875
1876         /* Find the node with the highest number of faults */
1877         for_each_online_node(nid) {
1878                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1879                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1880                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1881                 int priv;
1882
1883                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1884                         long diff, f_diff, f_weight;
1885
1886                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1887                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1888                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1889                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1890
1891                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1892                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1893                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1894                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1895
1896                         /*
1897                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1898                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1899                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1900                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1901                          * faults are less important.
1902                          */
1903                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1904                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1905                                    (total_faults + 1);
1906                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1907                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1908
1909                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1910                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1911                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1912                         p->total_numa_faults += diff;
1913                         if (p->numa_group) {
1914                                 /*
1915                                  * safe because we can only change our own group
1916                                  *
1917                                  * mem_idx represents the offset for a given
1918                                  * nid and priv in a specific region because it
1919                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1920                                  */
1921                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1922                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1923                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1924                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1925                         }
1926                 }
1927
1928                 if (faults > max_faults) {
1929                         max_faults = faults;
1930                         max_nid = nid;
1931                 }
1932
1933                 if (group_faults > max_group_faults) {
1934                         max_group_faults = group_faults;
1935                         max_group_nid = nid;
1936                 }
1937         }
1938
1939         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1940
1941         if (p->numa_group) {
1942                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1943                 spin_unlock_irq(group_lock);
1944                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1945         }
1946
1947         if (max_faults) {
1948                 /* Set the new preferred node */
1949                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1950                         sched_setnuma(p, max_nid);
1951
1952                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1953                         numa_migrate_preferred(p);
1954         }
1955 }
1956
1957 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1958 {
1959         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1960 }
1961
1962 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1963 {
1964         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1965                 kfree_rcu(grp, rcu);
1966 }
1967
1968 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1969                         int *priv)
1970 {
1971         struct numa_group *grp, *my_grp;
1972         struct task_struct *tsk;
1973         bool join = false;
1974         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1975         int i;
1976
1977         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1978                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1979                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1980
1981                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1982                 if (!grp)
1983                         return;
1984
1985                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1986                 spin_lock_init(&grp->lock);
1987                 grp->gid = p->pid;
1988                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1989                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1990                                                 nr_node_ids;
1991
1992                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1993
1994                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1995                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1996
1997                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1998
1999                 grp->nr_tasks++;
2000                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2001         }
2002
2003         rcu_read_lock();
2004         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2005
2006         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2007                 goto no_join;
2008
2009         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2010         if (!grp)
2011                 goto no_join;
2012
2013         my_grp = p->numa_group;
2014         if (grp == my_grp)
2015                 goto no_join;
2016
2017         /*
2018          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2019          * the other task will join us.
2020          */
2021         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2022                 goto no_join;
2023
2024         /*
2025          * Tie-break on the grp address.
2026          */
2027         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2028                 goto no_join;
2029
2030         /* Always join threads in the same process. */
2031         if (tsk->mm == current->mm)
2032                 join = true;
2033
2034         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2035         if (flags & TNF_SHARED)
2036                 join = true;
2037
2038         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2039         *priv = !join;
2040
2041         if (join && !get_numa_group(grp))
2042                 goto no_join;
2043
2044         rcu_read_unlock();
2045
2046         if (!join)
2047                 return;
2048
2049         BUG_ON(irqs_disabled());
2050         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2051
2052         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2053                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2054                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2055         }
2056         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2057         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2058
2059         my_grp->nr_tasks--;
2060         grp->nr_tasks++;
2061
2062         spin_unlock(&my_grp->lock);
2063         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2064
2065         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2066
2067         put_numa_group(my_grp);
2068         return;
2069
2070 no_join:
2071         rcu_read_unlock();
2072         return;
2073 }
2074
2075 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2076 {
2077         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2078         void *numa_faults = p->numa_faults;
2079         unsigned long flags;
2080         int i;
2081
2082         if (grp) {
2083                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2084                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2085                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2086                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2087
2088                 grp->nr_tasks--;
2089                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2090                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2091                 put_numa_group(grp);
2092         }
2093
2094         p->numa_faults = NULL;
2095         kfree(numa_faults);
2096 }
2097
2098 /*
2099  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2100  */
2101 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2102 {
2103         struct task_struct *p = current;
2104         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2105         int cpu_node = task_node(current);
2106         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2107         int priv;
2108
2109         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2110                 return;
2111
2112         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2113         if (!p->mm)
2114                 return;
2115
2116         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2117         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2118                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2119                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2120
2121                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2122                 if (!p->numa_faults)
2123                         return;
2124
2125                 p->total_numa_faults = 0;
2126                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2127         }
2128
2129         /*
2130          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2131          * to be private if the accessing pid has not changed
2132          */
2133         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2134                 priv = 1;
2135         } else {
2136                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2137                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2138                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2139         }
2140
2141         /*
2142          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2143          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2144          * actively using should be counted as local. This allows the
2145          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2146          */
2147         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2148                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2149                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2150                 local = 1;
2151
2152         task_numa_placement(p);
2153
2154         /*
2155          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2156          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2157          */
2158         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2159                 numa_migrate_preferred(p);
2160
2161         if (migrated)
2162                 p->numa_pages_migrated += pages;
2163         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2164                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2165
2166         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2167         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2168         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2169 }
2170
2171 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2172 {
2173         /*
2174          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2175          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2176          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2177          * much of an issue though, since this is just used for
2178          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2179          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2180          */
2181         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2182         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2183 }
2184
2185 /*
2186  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2187  * Triggered from task_tick_numa().
2188  */
2189 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2190 {
2191         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2192         struct task_struct *p = current;
2193         struct mm_struct *mm = p->mm;
2194         struct vm_area_struct *vma;
2195         unsigned long start, end;
2196         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2197         long pages, virtpages;
2198
2199         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2200
2201         work->next = work; /* protect against double add */
2202         /*
2203          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2204          *
2205          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2206          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2207          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2208          * work.
2209          */
2210         if (p->flags & PF_EXITING)
2211                 return;
2212
2213         if (!mm->numa_next_scan) {
2214                 mm->numa_next_scan = now +
2215                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2216         }
2217
2218         /*
2219          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2220          */
2221         migrate = mm->numa_next_scan;
2222         if (time_before(now, migrate))
2223                 return;
2224
2225         if (p->numa_scan_period == 0) {
2226                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2227                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2228         }
2229
2230         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2231         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2232                 return;
2233
2234         /*
2235          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2236          * the next time around.
2237          */
2238         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2239
2240         start = mm->numa_scan_offset;
2241         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2242         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2243         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2244         if (!pages)
2245                 return;
2246
2247
2248         down_read(&mm->mmap_sem);
2249         vma = find_vma(mm, start);
2250         if (!vma) {
2251                 reset_ptenuma_scan(p);
2252                 start = 0;
2253                 vma = mm->mmap;
2254         }
2255         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2256                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2257                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2258                         continue;
2259                 }
2260
2261                 /*
2262                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2263                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2264                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2265                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2266                  */
2267                 if (!vma->vm_mm ||
2268                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2269                         continue;
2270
2271                 /*
2272                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2273                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2274                  */
2275                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2276                         continue;
2277
2278                 do {
2279                         start = max(start, vma->vm_start);
2280                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2281                         end = min(end, vma->vm_end);
2282                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2283
2284                         /*
2285                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2286                          * hpages that have at least one present PTE that
2287                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2288                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2289                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2290                          * areas faster.
2291                          */
2292                         if (nr_pte_updates)
2293                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2294                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2295
2296                         start = end;
2297                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2298                                 goto out;
2299
2300                         cond_resched();
2301                 } while (end != vma->vm_end);
2302         }
2303
2304 out:
2305         /*
2306          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2307          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2308          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2309          * scanner to the start so check it now.
2310          */
2311         if (vma)
2312                 mm->numa_scan_offset = start;
2313         else
2314                 reset_ptenuma_scan(p);
2315         up_read(&mm->mmap_sem);
2316 }
2317
2318 /*
2319  * Drive the periodic memory faults..
2320  */
2321 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2322 {
2323         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2324         u64 period, now;
2325
2326         /*
2327          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2328          */
2329         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2330                 return;
2331
2332         /*
2333          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2334          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2335          * task needs to have done some actual work before we bother with
2336          * NUMA placement.
2337          */
2338         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2339         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2340
2341         if (now > curr->node_stamp + period) {
2342                 if (!curr->node_stamp)
2343                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2344                 curr->node_stamp += period;
2345
2346                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2347                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2348                         task_work_add(curr, work, true);
2349                 }
2350         }
2351 }
2352 #else
2353 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2354 {
2355 }
2356
2357 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2358 {
2359 }
2360
2361 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2362 {
2363 }
2364 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2365
2366 static void
2367 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2368 {
2369         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2370         if (!parent_entity(se))
2371                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2372 #ifdef CONFIG_SMP
2373         if (entity_is_task(se)) {
2374                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2375
2376                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2377                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2378         }
2379 #endif
2380         cfs_rq->nr_running++;
2381 }
2382
2383 static void
2384 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2385 {
2386         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2387         if (!parent_entity(se))
2388                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2389         if (entity_is_task(se)) {
2390                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2391                 list_del_init(&se->group_node);
2392         }
2393         cfs_rq->nr_running--;
2394 }
2395
2396 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2397 # ifdef CONFIG_SMP
2398 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2399 {
2400         long tg_weight;
2401
2402         /*
2403          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2404          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2405          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2406          */
2407         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2408         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2409         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2410
2411         return tg_weight;
2412 }
2413
2414 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2415 {
2416         long tg_weight, load, shares;
2417
2418         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2419         load = cfs_rq->load.weight;
2420
2421         shares = (tg->shares * load);
2422         if (tg_weight)
2423                 shares /= tg_weight;
2424
2425         if (shares < MIN_SHARES)
2426                 shares = MIN_SHARES;
2427         if (shares > tg->shares)
2428                 shares = tg->shares;
2429
2430         return shares;
2431 }
2432 # else /* CONFIG_SMP */
2433 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2434 {
2435         return tg->shares;
2436 }
2437 # endif /* CONFIG_SMP */
2438 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2439                             unsigned long weight)
2440 {
2441         if (se->on_rq) {
2442                 /* commit outstanding execution time */
2443                 if (cfs_rq->curr == se)
2444                         update_curr(cfs_rq);
2445                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2446         }
2447
2448         update_load_set(&se->load, weight);
2449
2450         if (se->on_rq)
2451                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2452 }
2453
2454 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2455
2456 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2457 {
2458         struct task_group *tg;
2459         struct sched_entity *se;
2460         long shares;
2461
2462         tg = cfs_rq->tg;
2463         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2464         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2465                 return;
2466 #ifndef CONFIG_SMP
2467         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2468                 return;
2469 #endif
2470         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2471
2472         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2473 }
2474 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2475 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2476 {
2477 }
2478 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2479
2480 #ifdef CONFIG_SMP
2481 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2482 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2483         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2484         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2485         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2486         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2487         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2488         0x85aac367, 0x82cd8698,
2489 };
2490
2491 /*
2492  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2493  * over-estimates when re-combining.
2494  */
2495 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2496             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2497          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2498         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2499 };
2500
2501 /*
2502  * Approximate:
2503  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2504  */
2505 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2506 {
2507         unsigned int local_n;
2508
2509         if (!n)
2510                 return val;
2511         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2512                 return 0;
2513
2514         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2515         local_n = n;
2516
2517         /*
2518          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2519          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2520          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2521          *
2522          * To achieve constant time decay_load.
2523          */
2524         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2525                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2526                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2527         }
2528
2529         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2530         return val;
2531 }
2532
2533 /*
2534  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2535  * average will be: \Sum 1024*y^n
2536  *
2537  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2538  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2539  */
2540 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2541 {
2542         u32 contrib = 0;
2543
2544         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2545                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2546         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2547                 return LOAD_AVG_MAX;
2548
2549         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2550         do {
2551                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2552                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2553
2554                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2555         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2556
2557         contrib = decay_load(contrib, n);
2558         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2559 }
2560
2561 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2562 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2563 #endif
2564
2565 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2566
2567 /*
2568  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2569  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2570  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2571  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2572  *
2573  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2574  *      p0            p1           p2
2575  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2576  *
2577  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2578  *
2579  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2580  * following representation of historical load:
2581  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2582  *
2583  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2584  *   y^32 = 0.5
2585  *
2586  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2587  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2588  * (u_0).
2589  *
2590  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2591  * sum again by y is sufficient to update:
2592  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2593  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2594  */
2595 static __always_inline int
2596 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2597                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2598 {
2599         u64 delta, scaled_delta, periods;
2600         u32 contrib;
2601         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2602         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2603
2604         delta = now - sa->last_update_time;
2605         /*
2606          * This should only happen when time goes backwards, which it
2607          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2608          */
2609         if ((s64)delta < 0) {
2610                 sa->last_update_time = now;
2611                 return 0;
2612         }
2613
2614         /*
2615          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2616          * approximation of 1us and fast to compute.
2617          */
2618         delta >>= 10;
2619         if (!delta)
2620                 return 0;
2621         sa->last_update_time = now;
2622
2623         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2624         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2625         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2626
2627         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2628         delta_w = sa->period_contrib;
2629         if (delta + delta_w >= 1024) {
2630                 decayed = 1;
2631
2632                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2633                 sa->period_contrib = 0;
2634
2635                 /*
2636                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2637                  * out how much from delta we need to complete the current
2638                  * period and accrue it.
2639                  */
2640                 delta_w = 1024 - delta_w;
2641                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2642                 if (weight) {
2643                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2644                         if (cfs_rq) {
2645                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2646                                                 weight * scaled_delta_w;
2647                         }
2648                 }
2649                 if (running)
2650                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2651
2652                 delta -= delta_w;
2653
2654                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2655                 periods = delta / 1024;
2656                 delta %= 1024;
2657
2658                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2659                 if (cfs_rq) {
2660                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2661                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2662                 }
2663                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2664
2665                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2666                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2667                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2668                 if (weight) {
2669                         sa->load_sum += weight * contrib;
2670                         if (cfs_rq)
2671                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2672                 }
2673                 if (running)
2674                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2675         }
2676
2677         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2678         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2679         if (weight) {
2680                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2681                 if (cfs_rq)
2682                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2683         }
2684         if (running)
2685                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2686
2687         sa->period_contrib += delta;
2688
2689         if (decayed) {
2690                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2691                 if (cfs_rq) {
2692                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2693                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2694                 }
2695                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2696         }
2697
2698         return decayed;
2699 }
2700
2701 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2702 /*
2703  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2704  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2705  */
2706 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2707 {
2708         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2709
2710         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2711                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2712                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2713         }
2714 }
2715
2716 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2717 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2718 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2719
2720 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2721 {
2722         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
2723                 /*
2724                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2725                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2726                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2727                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2728                  * the next tick/schedule should update.
2729                  *
2730                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2731                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2732                  * number include things like RT tasks.
2733                  *
2734                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2735                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2736                  *
2737                  * See cpu_util().
2738                  */
2739                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
2740         }
2741 }
2742
2743 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2744
2745 /*
2746  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2747  *
2748  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2749  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2750  * values.
2751  */
2752 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2753         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2754         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2755         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2756         res = var - val;                                        \
2757         if (res > var)                                          \
2758                 res = 0;                                        \
2759         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2760 } while (0)
2761
2762 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2763 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq,
2764                                          bool update_freq)
2765 {
2766         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2767         int decayed, removed = 0, removed_util = 0;
2768
2769         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2770                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2771                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2772                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2773                 removed = 1;
2774         }
2775
2776         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2777                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2778                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2779                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2780                 removed_util = 1;
2781         }
2782
2783         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2784                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2785
2786 #ifndef CONFIG_64BIT
2787         smp_wmb();
2788         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2789 #endif
2790
2791         /* Trace CPU load, unless cfs_rq belongs to a non-root task_group */
2792         if (cfs_rq == &rq_of(cfs_rq)->cfs)
2793                 trace_sched_load_avg_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
2794
2795         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2796                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2797
2798         return decayed || removed;
2799 }
2800
2801 /* Update task and its cfs_rq load average */
2802 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2803 {
2804         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2805         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2806         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2807
2808         /*
2809          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2810          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2811          */
2812         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2813                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2814                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2815
2816         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2817                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2818
2819         if (entity_is_task(se))
2820                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg);
2821 }
2822
2823 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2824 {
2825         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2826                 goto skip_aging;
2827
2828         /*
2829          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2830          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2831          */
2832         if (se->avg.last_update_time) {
2833                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2834                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2835
2836                 /*
2837                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2838                  * absent from the fair class for too long.
2839                  */
2840         }
2841
2842 skip_aging:
2843         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2844         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2845         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2846         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2847         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2848
2849         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2850 }
2851
2852 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2853 {
2854         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2855                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2856                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2857
2858         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2859         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2860         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2861         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2862
2863         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2864 }
2865
2866 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2867 static inline void
2868 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2869 {
2870         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2871         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2872         int migrated, decayed;
2873
2874         migrated = !sa->last_update_time;
2875         if (!migrated) {
2876                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2877                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2878                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2879         }
2880
2881         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
2882
2883         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2884         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2885
2886         if (migrated)
2887                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2888
2889         if (decayed || migrated)
2890                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2891 }
2892
2893 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2894 static inline void
2895 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2896 {
2897         update_load_avg(se, 1);
2898
2899         cfs_rq->runnable_load_avg =
2900                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2901         cfs_rq->runnable_load_sum =
2902                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2903 }
2904
2905 #ifndef CONFIG_64BIT
2906 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2907 {
2908         u64 last_update_time_copy;
2909         u64 last_update_time;
2910
2911         do {
2912                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2913                 smp_rmb();
2914                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2915         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2916
2917         return last_update_time;
2918 }
2919 #else
2920 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2921 {
2922         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2923 }
2924 #endif
2925
2926 /*
2927  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
2928  * the previous rq.
2929  */
2930 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2931 {
2932         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2933         u64 last_update_time;
2934
2935         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2936         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2937 }
2938
2939 /*
2940  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2941  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2942  */
2943 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2944 {
2945         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2946
2947         /*
2948          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2949          * from its (source) cfs_rq
2950          */
2951         if (se->avg.last_update_time == 0)
2952                 return;
2953
2954         sync_entity_load_avg(se);
2955         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2956         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2957 }
2958
2959 /*
2960  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2961  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2962  * be the only way to update the runnable statistic.
2963  */
2964 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2965 {
2966 }
2967
2968 /*
2969  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2970  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2971  * be the only way to update the runnable statistic.
2972  */
2973 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2974 {
2975 }
2976
2977 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2978 {
2979         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2980 }
2981
2982 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2983 {
2984         return cfs_rq->avg.load_avg;
2985 }
2986
2987 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2988
2989 #else /* CONFIG_SMP */
2990
2991 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2992 {
2993         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
2994 }
2995
2996 static inline void
2997 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2998 static inline void
2999 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3000 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3001
3002 static inline void
3003 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3004 static inline void
3005 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3006
3007 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3008 {
3009         return 0;
3010 }
3011
3012 #endif /* CONFIG_SMP */
3013
3014 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3015 {
3016 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3017         struct task_struct *tsk = NULL;
3018
3019         if (entity_is_task(se))
3020                 tsk = task_of(se);
3021
3022         if (se->statistics.sleep_start) {
3023                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3024
3025                 if ((s64)delta < 0)
3026                         delta = 0;
3027
3028                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3029                         se->statistics.sleep_max = delta;
3030
3031                 se->statistics.sleep_start = 0;
3032                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3033
3034                 if (tsk) {
3035                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3036                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3037                 }
3038         }
3039         if (se->statistics.block_start) {
3040                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3041
3042                 if ((s64)delta < 0)
3043                         delta = 0;
3044
3045                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3046                         se->statistics.block_max = delta;
3047
3048                 se->statistics.block_start = 0;
3049                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3050
3051                 if (tsk) {
3052                         if (tsk->in_iowait) {
3053                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3054                                 se->statistics.iowait_count++;
3055                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3056                         }
3057
3058                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3059                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
3060
3061                         /*
3062                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3063                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3064                          * amount of time that the task spent sleeping:
3065                          */
3066                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3067                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3068                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3069                                                 delta >> 20);
3070                         }
3071                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3072                 }
3073         }
3074 #endif
3075 }
3076
3077 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3078 {
3079 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3080         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3081
3082         if (d < 0)
3083                 d = -d;
3084
3085         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3086                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3087 #endif
3088 }
3089
3090 static void
3091 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3092 {
3093         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3094
3095         /*
3096          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3097          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3098          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3099          * stays open at the end.
3100          */
3101         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3102                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3103
3104         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3105         if (!initial) {
3106                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3107
3108                 /*
3109                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3110                  * for a gentler effect of sleepers:
3111                  */
3112                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3113                         thresh >>= 1;
3114
3115                 vruntime -= thresh;
3116         }
3117
3118         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3119         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3120 }
3121
3122 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3123
3124 static void
3125 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3126 {
3127         /*
3128          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3129          * through calling update_curr().
3130          */
3131         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3132                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3133
3134         /*
3135          * Update run-time statistics of the 'current'.
3136          */
3137         update_curr(cfs_rq);
3138         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3139         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3140         update_cfs_shares(cfs_rq);
3141
3142         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3143                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3144                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3145         }
3146
3147         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3148         check_spread(cfs_rq, se);
3149         if (se != cfs_rq->curr)
3150                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3151         se->on_rq = 1;
3152
3153         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3154                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3155                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3156         }
3157 }
3158
3159 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3160 {
3161         for_each_sched_entity(se) {
3162                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3163                 if (cfs_rq->last != se)
3164                         break;
3165
3166                 cfs_rq->last = NULL;
3167         }
3168 }
3169
3170 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3171 {
3172         for_each_sched_entity(se) {
3173                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3174                 if (cfs_rq->next != se)
3175                         break;
3176
3177                 cfs_rq->next = NULL;
3178         }
3179 }
3180
3181 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3182 {
3183         for_each_sched_entity(se) {
3184                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3185                 if (cfs_rq->skip != se)
3186                         break;
3187
3188                 cfs_rq->skip = NULL;
3189         }
3190 }
3191
3192 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3193 {
3194         if (cfs_rq->last == se)
3195                 __clear_buddies_last(se);
3196
3197         if (cfs_rq->next == se)
3198                 __clear_buddies_next(se);
3199
3200         if (cfs_rq->skip == se)
3201                 __clear_buddies_skip(se);
3202 }
3203
3204 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3205
3206 static void
3207 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3208 {
3209         /*
3210          * Update run-time statistics of the 'current'.
3211          */
3212         update_curr(cfs_rq);
3213         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3214
3215         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3216         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3217 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3218                 if (entity_is_task(se)) {
3219                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3220
3221                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3222                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3223                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3224                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3225                 }
3226 #endif
3227         }
3228
3229         clear_buddies(cfs_rq, se);
3230
3231         if (se != cfs_rq->curr)
3232                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3233         se->on_rq = 0;
3234         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3235
3236         /*
3237          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3238          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3239          * movement in our normalized position.
3240          */
3241         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3242                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3243
3244         /* return excess runtime on last dequeue */
3245         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3246
3247         update_min_vruntime(cfs_rq);
3248         update_cfs_shares(cfs_rq);
3249 }
3250
3251 /*
3252  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3253  */
3254 static void
3255 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3256 {
3257         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3258         struct sched_entity *se;
3259         s64 delta;
3260
3261         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3262         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3263         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3264                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3265                 /*
3266                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3267                  * re-elected due to buddy favours.
3268                  */
3269                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3270                 return;
3271         }
3272
3273         /*
3274          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3275          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3276          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3277          */
3278         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3279                 return;
3280
3281         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3282         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3283
3284         if (delta < 0)
3285                 return;
3286
3287         if (delta > ideal_runtime)
3288                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3289 }
3290
3291 static void
3292 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3293 {
3294         /* 'current' is not kept within the tree. */
3295         if (se->on_rq) {
3296                 /*
3297                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3298                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3299                  * runqueue.
3300                  */
3301                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3302                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3303                 update_load_avg(se, 1);
3304         }
3305
3306         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3307         cfs_rq->curr = se;
3308 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3309         /*
3310          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3311          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3312          * when there are only lesser-weight tasks around):
3313          */
3314         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3315                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3316                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3317         }
3318 #endif
3319         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3320 }
3321
3322 static int
3323 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3324
3325 /*
3326  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3327  * 1) keep things fair between processes/task groups
3328  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3329  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3330  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3331  */
3332 static struct sched_entity *
3333 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3334 {
3335         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3336         struct sched_entity *se;
3337
3338         /*
3339          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3340          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3341          */
3342         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3343                 left = curr;
3344
3345         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3346
3347         /*
3348          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3349          * be done without getting too unfair.
3350          */
3351         if (cfs_rq->skip == se) {
3352                 struct sched_entity *second;
3353
3354                 if (se == curr) {
3355                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3356                 } else {
3357                         second = __pick_next_entity(se);
3358                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3359                                 second = curr;
3360                 }
3361
3362                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3363                         se = second;
3364         }
3365
3366         /*
3367          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3368          */
3369         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3370                 se = cfs_rq->last;
3371
3372         /*
3373          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3374          */
3375         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3376                 se = cfs_rq->next;
3377
3378         clear_buddies(cfs_rq, se);
3379
3380         return se;
3381 }
3382
3383 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3384
3385 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3386 {
3387         /*
3388          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3389          * was not called and update_curr() has to be done:
3390          */
3391         if (prev->on_rq)
3392                 update_curr(cfs_rq);
3393
3394         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3395         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3396
3397         check_spread(cfs_rq, prev);
3398         if (prev->on_rq) {
3399                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3400                 /* Put 'current' back into the tree. */
3401                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3402                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3403                 update_load_avg(prev, 0);
3404         }
3405         cfs_rq->curr = NULL;
3406 }
3407
3408 static void
3409 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3410 {
3411         /*
3412          * Update run-time statistics of the 'current'.
3413          */
3414         update_curr(cfs_rq);
3415
3416         /*
3417          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3418          */
3419         update_load_avg(curr, 1);
3420         update_cfs_shares(cfs_rq);
3421
3422 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3423         /*
3424          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3425          * validating it and just reschedule.
3426          */
3427         if (queued) {
3428                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3429                 return;
3430         }
3431         /*
3432          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3433          */
3434         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3435                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3436                 return;
3437 #endif
3438
3439         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3440                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3441 }
3442
3443
3444 /**************************************************
3445  * CFS bandwidth control machinery
3446  */
3447
3448 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3449
3450 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3451 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3452
3453 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3454 {
3455         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3456 }
3457
3458 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3459 {
3460         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3461 }
3462
3463 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3464 {
3465         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3466 }
3467 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3468 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3469 {
3470         return true;
3471 }
3472
3473 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3474 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3475 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3476
3477 /*
3478  * default period for cfs group bandwidth.
3479  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3480  */
3481 static inline u64 default_cfs_period(void)
3482 {
3483         return 100000000ULL;
3484 }
3485
3486 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3487 {
3488         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3489 }
3490
3491 /*
3492  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3493  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3494  * additional synchronization around rq->lock.
3495  *
3496  * requires cfs_b->lock
3497  */
3498 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3499 {
3500         u64 now;
3501
3502         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3503                 return;
3504
3505         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3506         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3507         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3508 }
3509
3510 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3511 {
3512         return &tg->cfs_bandwidth;
3513 }
3514
3515 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3516 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3517 {
3518         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3519                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3520
3521         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3522 }
3523
3524 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3525 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3526 {
3527         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3528         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3529         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3530
3531         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3532         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3533
3534         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3535         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3536                 amount = min_amount;
3537         else {
3538                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3539
3540                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3541                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3542                         cfs_b->runtime -= amount;
3543                         cfs_b->idle = 0;
3544                 }
3545         }
3546         expires = cfs_b->runtime_expires;
3547         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3548
3549         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3550         /*
3551          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3552          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3553          * issued.
3554          */
3555         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3556                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3557
3558         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3559 }
3560
3561 /*
3562  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3563  * fact that rq->clock snapshots this value.
3564  */
3565 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3566 {
3567         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3568
3569         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3570         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3571                 return;
3572
3573         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3574                 return;
3575
3576         /*
3577          * If the local deadline has passed we have to consider the
3578          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3579          * has not truly expired.
3580          *
3581          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3582          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3583          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3584          * exact equality, so a partial write will still work.
3585          */
3586
3587         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3588                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3589                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3590         } else {
3591                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3592                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3593         }
3594 }
3595
3596 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3597 {
3598         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3599         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3600         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3601
3602         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3603                 return;
3604
3605         /*
3606          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3607          * hierarchy can be throttled
3608          */
3609         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3610                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3611 }
3612
3613 static __always_inline
3614 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3615 {
3616         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3617                 return;
3618
3619         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3620 }
3621
3622 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3623 {
3624         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3625 }
3626
3627 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3628 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3629 {
3630         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3631 }
3632
3633 /*
3634  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3635  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3636  * load-balance operations.
3637  */
3638 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3639                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3640 {
3641         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3642
3643         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3644         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3645
3646         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3647                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3648 }
3649
3650 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3651 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3652 {
3653         struct rq *rq = data;
3654         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3655
3656         cfs_rq->throttle_count--;
3657 #ifdef CONFIG_SMP
3658         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3659                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3660                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3661                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3662         }
3663 #endif
3664
3665         return 0;
3666 }
3667
3668 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3669 {
3670         struct rq *rq = data;
3671         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3672
3673         /* group is entering throttled state, stop time */
3674         if (!cfs_rq->throttle_count)
3675                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3676         cfs_rq->throttle_count++;
3677
3678         return 0;
3679 }
3680
3681 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3682 {
3683         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3684         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3685         struct sched_entity *se;
3686         long task_delta, dequeue = 1;
3687         bool empty;
3688
3689         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3690
3691         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3692         rcu_read_lock();
3693         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3694         rcu_read_unlock();
3695
3696         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3697         for_each_sched_entity(se) {
3698                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3699                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3700                 if (!se->on_rq)
3701                         break;
3702
3703                 if (dequeue)
3704                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3705                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3706
3707                 if (qcfs_rq->load.weight)
3708                         dequeue = 0;
3709         }
3710
3711         if (!se)
3712                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3713
3714         cfs_rq->throttled = 1;
3715         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3716         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3717         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3718
3719         /*
3720          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3721          * distribute_cfs_runtime will not see us
3722          */
3723         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3724
3725         /*
3726          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3727          * timer is running.
3728          */
3729         if (empty)
3730                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3731
3732         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3733 }
3734
3735 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3736 {
3737         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3738         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3739         struct sched_entity *se;
3740         int enqueue = 1;
3741         long task_delta;
3742
3743         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3744
3745         cfs_rq->throttled = 0;
3746
3747         update_rq_clock(rq);
3748
3749         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3750         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3751         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3752         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3753
3754         /* update hierarchical throttle state */
3755         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3756
3757         if (!cfs_rq->load.weight)
3758                 return;
3759
3760         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3761         for_each_sched_entity(se) {
3762                 if (se->on_rq)
3763                         enqueue = 0;
3764
3765                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3766                 if (enqueue)
3767                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3768                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3769
3770                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3771                         break;
3772         }
3773
3774         if (!se)
3775                 add_nr_running(rq, task_delta);
3776
3777         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3778         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3779                 resched_curr(rq);
3780 }
3781
3782 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3783                 u64 remaining, u64 expires)
3784 {
3785         struct cfs_rq *cfs_rq;
3786         u64 runtime;
3787         u64 starting_runtime = remaining;
3788
3789         rcu_read_lock();
3790         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3791                                 throttled_list) {
3792                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3793
3794                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3795                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3796                         goto next;
3797
3798                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3799                 if (runtime > remaining)
3800                         runtime = remaining;
3801                 remaining -= runtime;
3802
3803                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3804                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3805
3806                 /* we check whether we're throttled above */
3807                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3808                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3809
3810 next:
3811                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3812
3813                 if (!remaining)
3814                         break;
3815         }
3816         rcu_read_unlock();
3817
3818         return starting_runtime - remaining;
3819 }
3820
3821 /*
3822  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3823  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3824  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3825  * used to track this state.
3826  */
3827 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3828 {
3829         u64 runtime, runtime_expires;
3830         int throttled;
3831
3832         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3833         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3834                 goto out_deactivate;
3835
3836         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3837         cfs_b->nr_periods += overrun;
3838
3839         /*
3840          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3841          * we're going inactive then everything else can be deferred
3842          */
3843         if (cfs_b->idle && !throttled)
3844                 goto out_deactivate;
3845
3846         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3847
3848         if (!throttled) {
3849                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3850                 cfs_b->idle = 1;
3851                 return 0;
3852         }
3853
3854         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3855         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3856
3857         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3858
3859         /*
3860          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3861          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3862          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3863          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3864          * only by limited amounts in that extreme case.
3865          */
3866         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3867                 runtime = cfs_b->runtime;
3868                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3869                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3870                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3871                                                  runtime_expires);
3872                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3873
3874                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3875
3876                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3877         }
3878
3879         /*
3880          * While we are ensured activity in the period following an
3881          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3882          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3883          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3884          */
3885         cfs_b->idle = 0;
3886
3887         return 0;
3888
3889 out_deactivate:
3890         return 1;
3891 }
3892
3893 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3894 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3895 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3896 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3897 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3898 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3899
3900 /*
3901  * Are we near the end of the current quota period?
3902  *
3903  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3904  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3905  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3906  */
3907 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3908 {
3909         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3910         u64 remaining;
3911
3912         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3913         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3914                 return 1;
3915
3916         /* is a quota refresh about to occur? */
3917         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3918         if (remaining < min_expire)
3919                 return 1;
3920
3921         return 0;
3922 }
3923
3924 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3925 {
3926         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3927
3928         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3929         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3930                 return;
3931
3932         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3933                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3934                         HRTIMER_MODE_REL);
3935 }
3936
3937 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3938 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3939 {
3940         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3941         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3942
3943         if (slack_runtime <= 0)
3944                 return;
3945
3946         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3947         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3948             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3949                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3950
3951                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3952                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3953                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3954                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3955         }
3956         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3957
3958         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3959         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3960 }
3961
3962 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3963 {
3964         if (!cfs_bandwidth_used())
3965                 return;
3966
3967         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3968                 return;
3969
3970         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3971 }
3972
3973 /*
3974  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3975  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3976  */
3977 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3978 {
3979         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3980         u64 expires;
3981
3982         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3983         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3984         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3985                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3986                 return;
3987         }
3988
3989         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3990                 runtime = cfs_b->runtime;
3991
3992         expires = cfs_b->runtime_expires;
3993         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3994
3995         if (!runtime)
3996                 return;
3997
3998         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3999
4000         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4001         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4002                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4003         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4004 }
4005
4006 /*
4007  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4008  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4009  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4010  */
4011 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4012 {
4013         if (!cfs_bandwidth_used())
4014                 return;
4015
4016         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4017         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4018                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4019                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4020                 struct task_group *tg;
4021
4022                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4023
4024                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4025                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4026                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4027                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4028                                 break;
4029                 }
4030                 if (tg) {
4031                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4032                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4033                 }
4034         }
4035
4036         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4037         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4038                 return;
4039
4040         /* ensure the group is not already throttled */
4041         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4042                 return;
4043
4044         /* update runtime allocation */
4045         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4046         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4047                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4048 }
4049
4050 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4051 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4052 {
4053         if (!cfs_bandwidth_used())
4054                 return false;
4055
4056         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4057                 return false;
4058
4059         /*
4060          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4061          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4062          */
4063         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4064                 return true;
4065
4066         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4067         return true;
4068 }
4069
4070 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4071 {
4072         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4073                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4074
4075         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4076
4077         return HRTIMER_NORESTART;
4078 }
4079
4080 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4081 {
4082         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4083                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4084         int overrun;
4085         int idle = 0;
4086
4087         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4088         for (;;) {
4089                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4090                 if (!overrun)
4091                         break;
4092
4093                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4094         }
4095         if (idle)
4096                 cfs_b->period_active = 0;
4097         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4098
4099         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4100 }
4101
4102 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4103 {
4104         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4105         cfs_b->runtime = 0;
4106         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4107         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4108
4109         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4110         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4111         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4112         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4113         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4114 }
4115
4116 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4117 {
4118         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4119         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4120 }
4121
4122 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4123 {
4124         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4125
4126         if (!cfs_b->period_active) {
4127                 cfs_b->period_active = 1;
4128                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4129                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4130         }
4131 }
4132
4133 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4134 {
4135         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4136         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4137                 return;
4138
4139         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4140         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4141 }
4142
4143 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4144 {
4145         struct cfs_rq *cfs_rq;
4146
4147         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4148                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4149
4150                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4151                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4152                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4153         }
4154 }
4155
4156 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4157 {
4158         struct cfs_rq *cfs_rq;
4159
4160         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4161                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4162                         continue;
4163
4164                 /*
4165                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4166                  * there's some valid quota amount
4167                  */
4168                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4169                 /*
4170                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4171                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4172                  */
4173                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4174
4175                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4176                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4177         }
4178 }
4179
4180 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4181 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4182 {
4183         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4184 }
4185
4186 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4187 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4188 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4189 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4190
4191 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4192 {
4193         return 0;
4194 }
4195
4196 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4197 {
4198         return 0;
4199 }
4200
4201 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4202                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4203 {
4204         return 0;
4205 }
4206
4207 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4208
4209 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4210 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4211 #endif
4212
4213 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4214 {
4215         return NULL;
4216 }
4217 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4218 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4219 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4220
4221 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4222
4223 /**************************************************
4224  * CFS operations on tasks:
4225  */
4226
4227 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4228 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4229 {
4230         struct sched_entity *se = &p->se;
4231         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4232
4233         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4234
4235         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4236                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4237                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4238                 s64 delta = slice - ran;
4239
4240                 if (delta < 0) {
4241                         if (rq->curr == p)
4242                                 resched_curr(rq);
4243                         return;
4244                 }
4245                 hrtick_start(rq, delta);
4246         }
4247 }
4248
4249 /*
4250  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4251  * current task is from our class and nr_running is low enough
4252  * to matter.
4253  */
4254 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4255 {
4256         struct task_struct *curr = rq->curr;
4257
4258         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4259                 return;
4260
4261         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4262                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4263 }
4264 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4265 static inline void
4266 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4267 {
4268 }
4269
4270 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4271 {
4272 }
4273 #endif
4274
4275 #ifdef CONFIG_SMP
4276 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4277 unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4278 #else
4279 #define boosted_cpu_util(cpu) cpu_util(cpu)
4280 #endif
4281
4282 #ifdef CONFIG_SMP
4283 static void update_capacity_of(int cpu)
4284 {
4285         unsigned long req_cap;
4286
4287         if (!sched_freq())
4288                 return;
4289
4290         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4291         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4292         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4293         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4294 }
4295 #endif
4296
4297 /*
4298  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4299  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4300  * then put the task into the rbtree:
4301  */
4302 static void
4303 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4304 {
4305         struct cfs_rq *cfs_rq;
4306         struct sched_entity *se = &p->se;
4307 #ifdef CONFIG_SMP
4308         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4309         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4310 #endif
4311
4312         /*
4313          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4314          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4315          * passed.
4316          */
4317         if (p->in_iowait)
4318                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4319
4320         for_each_sched_entity(se) {
4321                 if (se->on_rq)
4322                         break;
4323                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4324                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4325
4326                 /*
4327                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4328                  *
4329                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4330                  * post the final h_nr_running increment below.
4331                 */
4332                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4333                         break;
4334                 cfs_rq->h_nr_running++;
4335                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4336
4337                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4338         }
4339
4340         for_each_sched_entity(se) {
4341                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4342                 cfs_rq->h_nr_running++;
4343                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4344
4345                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4346                         break;
4347
4348                 update_load_avg(se, 1);
4349                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4350         }
4351
4352         if (!se)
4353                 add_nr_running(rq, 1);
4354
4355 #ifdef CONFIG_SMP
4356
4357         /*
4358          * Update SchedTune accounting.
4359          *
4360          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4361          * boost value of the current task is accounted for in the
4362          * selection of the OPP.
4363          *
4364          * We do it also in the case where we enqueue a throttled task;
4365          * we could argue that a throttled task should not boost a CPU,
4366          * however:
4367          * a) properly implementing CPU boosting considering throttled
4368          *    tasks will increase a lot the complexity of the solution
4369          * b) it's not easy to quantify the benefits introduced by
4370          *    such a more complex solution.
4371          * Thus, for the time being we go for the simple solution and boost
4372          * also for throttled RQs.
4373          */
4374         schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4375
4376         if (!se) {
4377                 walt_inc_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4378                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4379                     cpu_overutilized(rq->cpu)) {
4380                         rq->rd->overutilized = true;
4381                         trace_sched_overutilized(true);
4382                 }
4383
4384                 /*
4385                  * We want to potentially trigger a freq switch
4386                  * request only for tasks that are waking up; this is
4387                  * because we get here also during load balancing, but
4388                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4389                  * request after load balancing is done.
4390                  */
4391                 if (task_new || task_wakeup)
4392                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4393         }
4394
4395 #endif /* CONFIG_SMP */
4396         hrtick_update(rq);
4397 }
4398
4399 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4400
4401 /*
4402  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4403  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4404  * update the fair scheduling stats:
4405  */
4406 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4407 {
4408         struct cfs_rq *cfs_rq;
4409         struct sched_entity *se = &p->se;
4410         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4411
4412         for_each_sched_entity(se) {
4413                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4414                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4415
4416                 /*
4417                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4418                  *
4419                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4420                  * post the final h_nr_running decrement below.
4421                 */
4422                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4423                         break;
4424                 cfs_rq->h_nr_running--;
4425                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4426
4427                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4428                 if (cfs_rq->load.weight) {
4429                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4430                         se = parent_entity(se);
4431                         /*
4432                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4433                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4434                          */
4435                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4436                                 set_next_buddy(se);
4437                         break;
4438                 }
4439                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4440         }
4441
4442         for_each_sched_entity(se) {
4443                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4444                 cfs_rq->h_nr_running--;
4445                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4446
4447                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4448                         break;
4449
4450                 update_load_avg(se, 1);
4451                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4452         }
4453
4454         if (!se)
4455                 sub_nr_running(rq, 1);
4456
4457 #ifdef CONFIG_SMP
4458
4459         /*
4460          * Update SchedTune accounting
4461          *
4462          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4463          * boost value of the current task is accounted for in the
4464          * selection of the OPP.
4465          */
4466         schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4467
4468         if (!se) {
4469                 walt_dec_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4470
4471                 /*
4472                  * We want to potentially trigger a freq switch
4473                  * request only for tasks that are going to sleep;
4474                  * this is because we get here also during load
4475                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4476                  * trigger as single request after load balancing is
4477                  * done.
4478                  */
4479                 if (task_sleep) {
4480                         if (rq->cfs.nr_running)
4481                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4482                         else if (sched_freq())
4483                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4484                 }
4485         }
4486
4487 #endif /* CONFIG_SMP */
4488
4489         hrtick_update(rq);
4490 }
4491
4492 #ifdef CONFIG_SMP
4493
4494 /*
4495  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4496  */
4497
4498 /*
4499  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4500  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4501  *
4502  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4503  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4504  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4505  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4506  *
4507  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4508  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4509  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4510  *
4511  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4512  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4513  * particular idx is approximated to be zero.
4514  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4515  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4516  * based on 128 point scale.
4517  * Example:
4518  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4519  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4520  *
4521  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4522  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4523  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4524  */
4525 #define DEGRADE_SHIFT           7
4526 static const unsigned char
4527                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4528 static const unsigned char
4529                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4530                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4531                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4532                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4533                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4534                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4535
4536 /*
4537  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4538  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4539  * adding any new load.
4540  */
4541 static unsigned long
4542 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4543 {
4544         int j = 0;
4545
4546         if (!missed_updates)
4547                 return load;
4548
4549         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4550                 return 0;
4551
4552         if (idx == 1)
4553                 return load >> missed_updates;
4554
4555         while (missed_updates) {
4556                 if (missed_updates % 2)
4557                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4558
4559                 missed_updates >>= 1;
4560                 j++;
4561         }
4562         return load;
4563 }
4564
4565 /*
4566  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4567  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4568  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4569  */
4570 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4571                               unsigned long pending_updates)
4572 {
4573         int i, scale;
4574
4575         this_rq->nr_load_updates++;
4576
4577         /* Update our load: */
4578         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4579         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4580                 unsigned long old_load, new_load;
4581
4582                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4583
4584                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4585                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4586                 new_load = this_load;
4587                 /*
4588                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4589                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4590                  * example.
4591                  */
4592                 if (new_load > old_load)
4593                         new_load += scale - 1;
4594
4595                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4596         }
4597
4598         sched_avg_update(this_rq);
4599 }
4600
4601 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4602 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4603 {
4604         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4605 }
4606
4607 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4608 /*
4609  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4610  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4611  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4612  *
4613  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4614  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4615  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4616  * (tick_nohz_idle_exit).
4617  *
4618  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4619  */
4620
4621 /*
4622  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4623  * idle balance.
4624  */
4625 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4626 {
4627         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4628         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4629         unsigned long pending_updates;
4630
4631         /*
4632          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4633          */
4634         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4635                 return;
4636
4637         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4638         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4639
4640         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4641 }
4642
4643 /*
4644  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4645  */
4646 void update_cpu_load_nohz(void)
4647 {
4648         struct rq *this_rq = this_rq();
4649         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4650         unsigned long pending_updates;
4651
4652         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4653                 return;
4654
4655         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4656         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4657         if (pending_updates) {
4658                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4659                 /*
4660                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4661                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4662                  */
4663                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4664         }
4665         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4666 }
4667 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4668
4669 /*
4670  * Called from scheduler_tick()
4671  */
4672 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4673 {
4674         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4675         /*
4676          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4677          */
4678         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4679         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4680 }
4681
4682 /*
4683  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4684  * according to the scheduling class and "nice" value.
4685  *
4686  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4687  * balance conservatively.
4688  */
4689 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4690 {
4691         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4692         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4693
4694         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4695                 return total;
4696
4697         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4698 }
4699
4700 /*
4701  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4702  * according to the scheduling class and "nice" value.
4703  */
4704 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4705 {
4706         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4707         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4708
4709         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4710                 return total;
4711
4712         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4713 }
4714
4715
4716 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4717 {
4718         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4719         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4720         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4721
4722         if (nr_running)
4723                 return load_avg / nr_running;
4724
4725         return 0;
4726 }
4727
4728 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4729 {
4730         /*
4731          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4732          * about the boundary, really active task won't care
4733          * about the loss.
4734          */
4735         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4736                 current->wakee_flips >>= 1;
4737                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4738         }
4739
4740         if (current->last_wakee != p) {
4741                 current->last_wakee = p;
4742                 current->wakee_flips++;
4743         }
4744 }
4745
4746 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4747 {
4748         struct sched_entity *se = &p->se;
4749         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4750         u64 min_vruntime;
4751
4752 #ifndef CONFIG_64BIT
4753         u64 min_vruntime_copy;
4754
4755         do {
4756                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4757                 smp_rmb();
4758                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4759         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4760 #else
4761         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4762 #endif
4763
4764         se->vruntime -= min_vruntime;
4765         record_wakee(p);
4766 }
4767
4768 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4769 /*
4770  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4771  *
4772  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4773  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4774  * can calculate the shift in shares.
4775  *
4776  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4777  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4778  * total group weight.
4779  *
4780  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4781  * distribution (s_i) using:
4782  *
4783  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4784  *
4785  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4786  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4787  * shares distribution (s_i):
4788  *
4789  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4790  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4791  *
4792  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4793  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4794  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4795  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4796  *
4797  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4798  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4799  *
4800  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4801  *
4802  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4803  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4804  * weight and shares distributions like:
4805  *
4806  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4807  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4808  *
4809  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4810  *
4811  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4812  *
4813  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4814  *
4815  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4816  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4817  * 4/7) times the weight of the group.
4818  */
4819 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4820 {
4821         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4822
4823         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4824                 return wl;
4825
4826         for_each_sched_entity(se) {
4827                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4828                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4829
4830                 tg = cfs_rq->tg;
4831
4832                 /*
4833                  * W = @wg + \Sum rw_j
4834                  */
4835                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4836
4837                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4838                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4839                 W += w;
4840
4841                 /*
4842                  * w = rw_i + @wl
4843                  */
4844                 w += wl;
4845
4846                 /*
4847                  * wl = S * s'_i; see (2)
4848                  */
4849                 if (W > 0 && w < W)
4850                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4851                 else
4852                         wl = tg->shares;
4853
4854                 /*
4855                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4856                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4857                  * calc_cfs_shares().
4858                  */
4859                 if (wl < MIN_SHARES)
4860                         wl = MIN_SHARES;
4861
4862                 /*
4863                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4864                  */
4865                 wl -= se->avg.load_avg;
4866
4867                 /*
4868                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4869                  * the final effective load change on the root group. Since
4870                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4871                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4872                  * resulting from this level per the above.
4873                  */
4874                 wg = 0;
4875         }
4876
4877         return wl;
4878 }
4879 #else
4880
4881 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4882 {
4883         return wl;
4884 }
4885
4886 #endif
4887
4888 /*
4889  * Returns the current capacity of cpu after applying both
4890  * cpu and freq scaling.
4891  */
4892 unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
4893 {
4894         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
4895                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
4896                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4897 }
4898
4899 static inline bool energy_aware(void)
4900 {
4901         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4902 }
4903
4904 struct energy_env {
4905         struct sched_group      *sg_top;
4906         struct sched_group      *sg_cap;
4907         int                     cap_idx;
4908         int                     util_delta;
4909         int                     src_cpu;
4910         int                     dst_cpu;
4911         int                     energy;
4912         int                     payoff;
4913         struct task_struct      *task;
4914         struct {
4915                 int before;
4916                 int after;
4917                 int delta;
4918                 int diff;
4919         } nrg;
4920         struct {
4921                 int before;
4922                 int after;
4923                 int delta;
4924         } cap;
4925 };
4926
4927 /*
4928  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4929  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4930  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4931  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4932  *
4933  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4934  *
4935  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4936  *
4937  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4938  *
4939  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4940  */
4941 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4942 {
4943         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4944
4945         if (util >= capacity)
4946                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4947
4948         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4949 }
4950
4951 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4952 {
4953         if (cpu == eenv->src_cpu)
4954                 return -eenv->util_delta;
4955         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4956                 return eenv->util_delta;
4957         return 0;
4958 }
4959
4960 static
4961 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4962 {
4963         int i, delta;
4964         unsigned long max_util = 0;
4965
4966         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4967                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4968                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4969         }
4970
4971         return max_util;
4972 }
4973
4974 /*
4975  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4976  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4977  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4978  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4979  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4980  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4981  * estimate (more busy).
4982  */
4983 static unsigned
4984 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4985 {
4986         int i, delta;
4987         unsigned long util_sum = 0;
4988         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4989
4990         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4991                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4992                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4993         }
4994
4995         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4996                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4997         return util_sum;
4998 }
4999
5000 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
5001         const struct sched_group_energy * const sge)
5002 {
5003         int idx;
5004         unsigned long util = group_max_util(eenv);
5005
5006         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
5007                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
5008                         break;
5009         }
5010
5011         eenv->cap_idx = idx;
5012
5013         return idx;
5014 }
5015
5016 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
5017 {
5018         int i, state = INT_MAX;
5019
5020         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
5021         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
5022                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
5023
5024         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
5025         state++;
5026
5027         return state;
5028 }
5029
5030 /*
5031  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
5032  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
5033  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
5034  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
5035  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
5036  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
5037  * This can probably be done in a faster but more complex way.
5038  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
5039  */
5040 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
5041 {
5042         struct sched_domain *sd;
5043         int cpu, total_energy = 0;
5044         struct cpumask visit_cpus;
5045         struct sched_group *sg;
5046
5047         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
5048
5049         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
5050
5051         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
5052                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
5053
5054                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
5055
5056                 /*
5057                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
5058                  * sched_group?
5059                  */
5060                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
5061
5062                 if (!sd)
5063                         /*
5064                          * We most probably raced with hotplug; returning a
5065                          * wrong energy estimation is better than entering an
5066                          * infinite loop.
5067                          */
5068                         return -EINVAL;
5069
5070                 if (sd->parent)
5071                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
5072
5073                 for_each_domain(cpu, sd) {
5074                         sg = sd->groups;
5075
5076                         /* Has this sched_domain already been visited? */
5077                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
5078                                 break;
5079
5080                         do {
5081                                 unsigned long group_util;
5082                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
5083                                 int cap_idx, idle_idx;
5084
5085                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
5086                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
5087                                 else
5088                                         eenv->sg_cap = sg;
5089
5090                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
5091
5092                                 if (sg->group_weight == 1) {
5093                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
5094                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
5095                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5096                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5097                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
5098                                         }
5099                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
5100                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
5101                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5102                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5103                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
5104                                         }
5105                                 }
5106
5107                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
5108                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
5109                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
5110                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5111                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
5112                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
5113                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5114
5115                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
5116
5117                                 if (!sd->child)
5118                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
5119
5120                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
5121                                         goto next_cpu;
5122
5123                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5124                 }
5125 next_cpu:
5126                 cpumask_clear_cpu(cpu, &visit_cpus);
5127                 continue;
5128         }
5129
5130         eenv->energy = total_energy;
5131         return 0;
5132 }
5133
5134 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
5135 {
5136         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
5137 }
5138
5139 /*
5140  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
5141  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
5142  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
5143  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5144  * both are specified, the utilization is migrated.
5145  */
5146 static inline int __energy_diff(struct energy_env *eenv)
5147 {
5148         struct sched_domain *sd;
5149         struct sched_group *sg;
5150         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5151         int diff, margin;
5152
5153         struct energy_env eenv_before = {
5154                 .util_delta     = 0,
5155                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5156                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5157                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5158                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5159         };
5160
5161         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5162                 return 0;
5163
5164         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5165         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5166
5167         if (!sd)
5168                 return 0; /* Error */
5169
5170         sg = sd->groups;
5171
5172         do {
5173                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5174                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5175
5176                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5177                                 return 0; /* Invalid result abort */
5178                         energy_before += eenv_before.energy;
5179
5180                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5181                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5182                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5183
5184                         if (sched_group_energy(eenv))
5185                                 return 0; /* Invalid result abort */
5186                         energy_after += eenv->energy;
5187                 }
5188         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5189
5190         eenv->nrg.before = energy_before;
5191         eenv->nrg.after = energy_after;
5192         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5193         eenv->payoff = 0;
5194
5195         trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5196                         eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5197                         eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5198                         eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5199                         eenv->nrg.delta, eenv->payoff);
5200
5201         /*
5202          * Dead-zone margin preventing too many migrations.
5203          */
5204
5205         margin = eenv->nrg.before >> 6; /* ~1.56% */
5206
5207         diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5208
5209         eenv->nrg.diff = (abs(diff) < margin) ? 0 : eenv->nrg.diff;
5210
5211         return eenv->nrg.diff;
5212 }
5213
5214 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5215
5216 struct target_nrg schedtune_target_nrg;
5217
5218 /*
5219  * System energy normalization
5220  * Returns the normalized value, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE],
5221  * corresponding to the specified energy variation.
5222  */
5223 static inline int
5224 normalize_energy(int energy_diff)
5225 {
5226         u32 normalized_nrg;
5227 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
5228         int max_delta;
5229
5230         /* Check for boundaries */
5231         max_delta  = schedtune_target_nrg.max_power;
5232         max_delta -= schedtune_target_nrg.min_power;
5233         WARN_ON(abs(energy_diff) >= max_delta);
5234 #endif
5235
5236         /* Do scaling using positive numbers to increase the range */
5237         normalized_nrg = (energy_diff < 0) ? -energy_diff : energy_diff;
5238
5239         /* Scale by energy magnitude */
5240         normalized_nrg <<= SCHED_LOAD_SHIFT;
5241
5242         /* Normalize on max energy for target platform */
5243         normalized_nrg = reciprocal_divide(
5244                         normalized_nrg, schedtune_target_nrg.rdiv);
5245
5246         return (energy_diff < 0) ? -normalized_nrg : normalized_nrg;
5247 }
5248
5249 static inline int
5250 energy_diff(struct energy_env *eenv)
5251 {
5252         int boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
5253         int nrg_delta;
5254
5255         /* Conpute "absolute" energy diff */
5256         __energy_diff(eenv);
5257
5258         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
5259         if (boost == 0)
5260                 return eenv->nrg.diff;
5261
5262         /* Compute normalized energy diff */
5263         nrg_delta = normalize_energy(eenv->nrg.diff);
5264         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
5265
5266         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
5267                         eenv->nrg.delta,
5268                         eenv->cap.delta,
5269                         eenv->task);
5270
5271         /*
5272          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
5273          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
5274          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
5275          * function return a negative value each time the evaluation return a
5276          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
5277          * a scheduling decision
5278          */
5279         return -eenv->payoff;
5280 }
5281 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5282 #define energy_diff(eenv) __energy_diff(eenv)
5283 #endif
5284
5285 /*
5286  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5287  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5288  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5289  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5290  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5291  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5292  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5293  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5294  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5295  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5296  */
5297 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5298 {
5299         unsigned int master = current->wakee_flips;
5300         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5301         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5302
5303         if (master < slave)
5304                 swap(master, slave);
5305         if (slave < factor || master < slave * factor)
5306                 return 0;
5307         return 1;
5308 }
5309
5310 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5311                        int prev_cpu, int sync)
5312 {
5313         s64 this_load, load;
5314         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5315         int idx, this_cpu;
5316         struct task_group *tg;
5317         unsigned long weight;
5318         int balanced;
5319
5320         idx       = sd->wake_idx;
5321         this_cpu  = smp_processor_id();
5322         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5323         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5324
5325         /*
5326          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5327          * effect of the currently running task from the load
5328          * of the current CPU:
5329          */
5330         if (sync) {
5331                 tg = task_group(current);
5332                 weight = current->se.avg.load_avg;
5333
5334                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5335                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5336         }
5337
5338         tg = task_group(p);
5339         weight = p->se.avg.load_avg;
5340
5341         /*
5342          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5343          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5344          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5345          * about that, so that's good too.
5346          *
5347          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5348          * task to be woken on this_cpu.
5349          */
5350         this_eff_load = 100;
5351         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5352
5353         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5354         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5355
5356         if (this_load > 0) {
5357                 this_eff_load *= this_load +
5358                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5359
5360                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5361         }
5362
5363         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5364
5365         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5366
5367         if (!balanced)
5368                 return 0;
5369
5370         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5371         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5372
5373         return 1;
5374 }
5375
5376 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5377 {
5378 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
5379         if (!walt_disabled && sysctl_sched_use_walt_task_util) {
5380                 unsigned long demand = p->ravg.demand;
5381                 return (demand << 10) / walt_ravg_window;
5382         }
5383 #endif
5384         return p->se.avg.util_avg;
5385 }
5386
5387 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5388
5389 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5390 {
5391         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5392
5393         util += boosted_task_util(p);
5394
5395         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5396 }
5397
5398 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5399 {
5400         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5401         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5402
5403         if (capacity == max_capacity)
5404                 return true;
5405
5406         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5407                 return true;
5408
5409         return __task_fits(p, cpu, 0);
5410 }
5411
5412 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5413 {
5414         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5415 }
5416
5417 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5418
5419 static long
5420 schedtune_margin(unsigned long signal, long boost)
5421 {
5422         long long margin = 0;
5423
5424         /*
5425          * Signal proportional compensation (SPC)
5426          *
5427          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5428          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5429          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S), if B is positive
5430          *   M = B * S, if B is negative
5431          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5432          */
5433         if (boost >= 0) {
5434                 margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5435                 margin *= boost;
5436         } else
5437                 margin = -signal * boost;
5438         /*
5439          * Fast integer division by constant:
5440          *  Constant   :                 (C) = 100
5441          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5442          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5443          *
5444          * Thus:
5445          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5446          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5447          *
5448          *
5449          */
5450         margin  *= 1311;
5451         margin >>= 17;
5452
5453         if (boost < 0)
5454                 margin *= -1;
5455         return margin;
5456 }
5457
5458 static inline int
5459 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5460 {
5461         int boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5462
5463         if (boost == 0)
5464                 return 0;
5465
5466         return schedtune_margin(util, boost);
5467 }
5468
5469 static inline long
5470 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5471 {
5472         int boost = schedtune_task_boost(task);
5473         unsigned long util;
5474         long margin;
5475
5476         if (boost == 0)
5477                 return 0;
5478
5479         util = task_util(task);
5480         margin = schedtune_margin(util, boost);
5481
5482         return margin;
5483 }
5484
5485 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5486
5487 static inline int
5488 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5489 {
5490         return 0;
5491 }
5492
5493 static inline int
5494 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5495 {
5496         return 0;
5497 }
5498
5499 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5500
5501 unsigned long
5502 boosted_cpu_util(int cpu)
5503 {
5504         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5505         long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5506
5507         trace_sched_boost_cpu(cpu, util, margin);
5508
5509         return util + margin;
5510 }
5511
5512 static inline unsigned long
5513 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5514 {
5515         unsigned long util = task_util(task);
5516         long margin = schedtune_task_margin(task);
5517
5518         trace_sched_boost_task(task, util, margin);
5519
5520         return util + margin;
5521 }
5522
5523 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5524
5525 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5526 {
5527         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5528 }
5529
5530 /*
5531  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5532  * domain.
5533  */
5534 static struct sched_group *
5535 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5536                   int this_cpu, int sd_flag)
5537 {
5538         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5539         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5540         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5541         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5542         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5543         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5544
5545         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5546                 load_idx = sd->wake_idx;
5547
5548         do {
5549                 unsigned long load, avg_load, spare_cap, max_spare_cap;
5550                 int local_group;
5551                 int i;
5552
5553                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5554                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5555                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5556                         continue;
5557
5558                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5559                                                sched_group_cpus(group));
5560
5561                 /*
5562                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5563                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5564                  */
5565                 avg_load = 0;
5566                 max_spare_cap = 0;
5567
5568                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5569                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5570                         if (local_group)
5571                                 load = source_load(i, load_idx);
5572                         else
5573                                 load = target_load(i, load_idx);
5574
5575                         avg_load += load;
5576
5577                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5578
5579                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5580                                 max_spare_cap = spare_cap;
5581                 }
5582
5583                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5584                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5585
5586                 if (local_group) {
5587                         this_load = avg_load;
5588                         this_spare = max_spare_cap;
5589                 } else {
5590                         if (avg_load < min_load) {
5591                                 min_load = avg_load;
5592                                 idlest = group;
5593                         }
5594
5595                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5596                                 most_spare = max_spare_cap;
5597                                 most_spare_sg = group;
5598                         }
5599                 }
5600         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5601
5602         /*
5603          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5604          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5605          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5606          * so we allow for some task stuffing by using
5607          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5608          */
5609         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5610             imbalance*this_spare > 100*most_spare)
5611                 return NULL;
5612         else if (most_spare > task_util(p) / 2)
5613                 return most_spare_sg;
5614
5615         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5616                 return NULL;
5617         return idlest;
5618 }
5619
5620 /*
5621  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5622  */
5623 static int
5624 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5625 {
5626         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5627         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5628         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5629         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5630         int shallowest_idle_cpu = -1;
5631         int i;
5632
5633         /* Check if we have any choice: */
5634         if (group->group_weight == 1)
5635                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5636
5637         /* Traverse only the allowed CPUs */
5638         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5639                 if (idle_cpu(i)) {
5640                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5641                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5642                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5643                                 /*
5644                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5645                                  * has the smallest exit latency irrespective
5646                                  * of any idle timestamp.
5647                                  */
5648                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5649                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5650                                 shallowest_idle_cpu = i;
5651                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5652                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5653                                 /*
5654                                  * If equal or no active idle state, then
5655                                  * the most recently idled CPU might have
5656                                  * a warmer cache.
5657                                  */
5658                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5659                                 shallowest_idle_cpu = i;
5660                         }
5661                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5662                         load = weighted_cpuload(i);
5663                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5664                                 min_load = load;
5665                                 least_loaded_cpu = i;
5666                         }
5667                 }
5668         }
5669
5670         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5671 }
5672
5673 /*
5674  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5675  */
5676 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5677 {
5678         struct sched_domain *sd;
5679         struct sched_group *sg;
5680         int best_idle_cpu = -1;
5681         int best_idle_cstate = INT_MAX;
5682         unsigned long best_idle_capacity = ULONG_MAX;
5683
5684         if (!sysctl_sched_cstate_aware) {
5685                 if (idle_cpu(target))
5686                         return target;
5687
5688                 /*
5689                  * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5690                  */
5691                 if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5692                         return prev;
5693         }
5694
5695         /*
5696          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5697          */
5698         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5699         for_each_lower_domain(sd) {
5700                 sg = sd->groups;
5701                 do {
5702                         int i;
5703                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5704                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5705                                 goto next;
5706
5707                         if (sysctl_sched_cstate_aware) {
5708                                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg)) {
5709                                         int idle_idx = idle_get_state_idx(cpu_rq(i));
5710                                         unsigned long new_usage = boosted_task_util(p);
5711                                         unsigned long capacity_orig = capacity_orig_of(i);
5712
5713                                         if (new_usage > capacity_orig || !idle_cpu(i))
5714                                                 goto next;
5715
5716                                         if (i == target && new_usage <= capacity_curr_of(target))
5717                                                 return target;
5718
5719                                         if (idle_idx < best_idle_cstate &&
5720                                             capacity_orig <= best_idle_capacity) {
5721                                                 best_idle_cpu = i;
5722                                                 best_idle_cstate = idle_idx;
5723                                                 best_idle_capacity = capacity_orig;
5724                                         }
5725                                 }
5726                         } else {
5727                                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5728                                         if (i == target || !idle_cpu(i))
5729                                                 goto next;
5730                                 }
5731
5732                                 target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5733                                         tsk_cpus_allowed(p));
5734                                 goto done;
5735                         }
5736 next:
5737                         sg = sg->next;
5738                 } while (sg != sd->groups);
5739         }
5740
5741         if (best_idle_cpu >= 0)
5742                 target = best_idle_cpu;
5743
5744 done:
5745         return target;
5746 }
5747
5748 static int start_cpu(bool boosted)
5749 {
5750         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
5751
5752         RCU_LOCKDEP_WARN(rcu_read_lock_sched_held(),
5753                            "sched RCU must be held");
5754
5755         return boosted ? rd->max_cap_orig_cpu : rd->min_cap_orig_cpu;
5756 }
5757
5758 static inline int find_best_target(struct task_struct *p, bool boosted, bool prefer_idle)
5759 {
5760         int target_cpu = -1;
5761         unsigned long target_util = prefer_idle ? ULONG_MAX : 0;
5762         unsigned long backup_capacity = ULONG_MAX;
5763         int best_idle_cpu = -1;
5764         int best_idle_cstate = INT_MAX;
5765         int backup_cpu = -1;
5766         unsigned long min_util = boosted_task_util(p);
5767         struct sched_domain *sd;
5768         struct sched_group *sg;
5769         int cpu = start_cpu(boosted);
5770
5771         if (cpu < 0)
5772                 return target_cpu;
5773
5774         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, cpu));
5775
5776         if (!sd)
5777                 return target_cpu;
5778
5779         sg = sd->groups;
5780
5781         do {
5782                 int i;
5783
5784                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg)) {
5785                         unsigned long cur_capacity, new_util;
5786
5787                         if (!cpu_online(i))
5788                                 continue;
5789
5790                         /*
5791                          * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5792                          * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5793                          * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5794                          */
5795                         new_util = cpu_util(i) + task_util(p);
5796
5797                         /*
5798                          * Ensure minimum capacity to grant the required boost.
5799                          * The target CPU can be already at a capacity level higher
5800                          * than the one required to boost the task.
5801                          */
5802                         new_util = max(min_util, new_util);
5803
5804                         if (new_util > capacity_orig_of(i))
5805                                 continue;
5806
5807 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
5808                         if (walt_cpu_high_irqload(i))
5809                                 continue;
5810 #endif
5811
5812                         /*
5813                          * Unconditionally favoring tasks that prefer idle cpus to
5814                          * improve latency.
5815                          */
5816                         if (idle_cpu(i) && prefer_idle)
5817                                 return i;
5818
5819                         cur_capacity = capacity_curr_of(i);
5820
5821                         if (new_util < cur_capacity) {
5822                                 if (cpu_rq(i)->nr_running) {
5823                                         /*
5824                                          * Find a target cpu with the lowest/highest
5825                                          * utilization if prefer_idle/!prefer_idle.
5826                                          */
5827                                         if ((prefer_idle && target_util > new_util) ||
5828                                             (!prefer_idle && target_util < new_util)) {
5829                                                 target_util = new_util;
5830                                                 target_cpu = i;
5831                                         }
5832                                 } else if (!prefer_idle) {
5833                                         int idle_idx = idle_get_state_idx(cpu_rq(i));
5834
5835                                         if (best_idle_cpu < 0 ||
5836                                                 (sysctl_sched_cstate_aware &&
5837                                                         best_idle_cstate > idle_idx)) {
5838                                                 best_idle_cstate = idle_idx;
5839                                                 best_idle_cpu = i;
5840                                         }
5841                                 }
5842                         } else if (backup_capacity > cur_capacity) {
5843                                 /* Find a backup cpu with least capacity. */
5844                                 backup_capacity = cur_capacity;
5845                                 backup_cpu = i;
5846                         }
5847                 }
5848         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5849
5850         if (target_cpu < 0)
5851                 target_cpu = best_idle_cpu >= 0 ? best_idle_cpu : backup_cpu;
5852
5853         return target_cpu;
5854 }
5855
5856 /*
5857  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
5858  * the waking task p removed.
5859  */
5860 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5861 {
5862         unsigned long util, capacity;
5863
5864         /* Task has no contribution or is new */
5865         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
5866                 return cpu_util(cpu);
5867
5868         capacity = capacity_orig_of(cpu);
5869         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
5870
5871         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5872 }
5873
5874 /*
5875  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5876  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5877  *
5878  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5879  * BALANCE_WAKE sort things out.
5880  */
5881 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5882 {
5883         long min_cap, max_cap;
5884
5885         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5886         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5887
5888         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5889         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5890                 return 0;
5891
5892         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
5893         sync_entity_load_avg(&p->se);
5894
5895         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5896 }
5897
5898 static int select_energy_cpu_brute(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sync)
5899 {
5900         struct sched_domain *sd;
5901         int target_cpu = prev_cpu, tmp_target;
5902         bool boosted, prefer_idle;
5903
5904         if (sysctl_sched_sync_hint_enable && sync) {
5905                 int cpu = smp_processor_id();
5906
5907                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
5908                         return cpu;
5909         }
5910
5911         rcu_read_lock();
5912 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5913         boosted = schedtune_task_boost(p) > 0;
5914         prefer_idle = schedtune_prefer_idle(p) > 0;
5915 #else
5916         boosted = get_sysctl_sched_cfs_boost() > 0;
5917         prefer_idle = 0;
5918 #endif
5919
5920         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, prev_cpu));
5921         /* Find a cpu with sufficient capacity */
5922         tmp_target = find_best_target(p, boosted, prefer_idle);
5923
5924         if (!sd)
5925                 goto unlock;
5926         if (tmp_target >= 0) {
5927                 target_cpu = tmp_target;
5928                 if ((boosted || prefer_idle) && idle_cpu(target_cpu))
5929                         goto unlock;
5930         }
5931
5932         if (target_cpu != prev_cpu) {
5933                 struct energy_env eenv = {
5934                         .util_delta     = task_util(p),
5935                         .src_cpu        = prev_cpu,
5936                         .dst_cpu        = target_cpu,
5937                         .task           = p,
5938                 };
5939
5940                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5941                 if (cpu_overutilized(prev_cpu))
5942                         goto unlock;
5943
5944                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5945                         target_cpu = prev_cpu;
5946         }
5947
5948 unlock:
5949         rcu_read_unlock();
5950         return target_cpu;
5951 }
5952
5953 /*
5954  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5955  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5956  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5957  *
5958  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5959  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5960  *
5961  * Returns the target cpu number.
5962  *
5963  * preempt must be disabled.
5964  */
5965 static int
5966 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5967 {
5968         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5969         int cpu = smp_processor_id();
5970         int new_cpu = prev_cpu;
5971         int want_affine = 0;
5972         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5973
5974         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5975                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
5976                               && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5977
5978         if (energy_aware() && !(cpu_rq(prev_cpu)->rd->overutilized))
5979                 return select_energy_cpu_brute(p, prev_cpu, sync);
5980
5981         rcu_read_lock();
5982         for_each_domain(cpu, tmp) {
5983                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5984                         break;
5985
5986                 /*
5987                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5988                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5989                  */
5990                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5991                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5992                         affine_sd = tmp;
5993                         break;
5994                 }
5995
5996                 if (tmp->flags & sd_flag)
5997                         sd = tmp;
5998                 else if (!want_affine)
5999                         break;
6000         }
6001
6002         if (affine_sd) {
6003                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6004                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6005                         new_cpu = cpu;
6006         }
6007
6008         if (!sd) {
6009                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6010                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6011
6012         } else while (sd) {
6013                 struct sched_group *group;
6014                 int weight;
6015
6016                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6017                         sd = sd->child;
6018                         continue;
6019                 }
6020
6021                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6022                 if (!group) {
6023                         sd = sd->child;
6024                         continue;
6025                 }
6026
6027                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6028                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6029                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6030                         sd = sd->child;
6031                         continue;
6032                 }
6033
6034                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6035                 cpu = new_cpu;
6036                 weight = sd->span_weight;
6037                 sd = NULL;
6038                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6039                         if (weight <= tmp->span_weight)
6040                                 break;
6041                         if (tmp->flags & sd_flag)
6042                                 sd = tmp;
6043                 }
6044                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6045         }
6046         rcu_read_unlock();
6047
6048         return new_cpu;
6049 }
6050
6051 /*
6052  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6053  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6054  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
6055  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
6056  */
6057 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6058 {
6059         /*
6060          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6061          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6062          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6063          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6064          * load sounds not bad.
6065          */
6066         remove_entity_load_avg(&p->se);
6067
6068         /* Tell new CPU we are migrated */
6069         p->se.avg.last_update_time = 0;
6070
6071         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6072         p->se.exec_start = 0;
6073 }
6074
6075 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6076 {
6077         remove_entity_load_avg(&p->se);
6078 }
6079 #else
6080 #define task_fits_max(p, cpu) true
6081 #endif /* CONFIG_SMP */
6082
6083 static unsigned long
6084 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6085 {
6086         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6087
6088         /*
6089          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6090          * to virtual-time in his units.
6091          *
6092          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6093          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6094          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6095          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6096          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6097          *
6098          * This is especially important for buddies when the leftmost
6099          * task is higher priority than the buddy.
6100          */
6101         return calc_delta_fair(gran, se);
6102 }
6103
6104 /*
6105  * Should 'se' preempt 'curr'.
6106  *
6107  *             |s1
6108  *        |s2
6109  *   |s3
6110  *         g
6111  *      |<--->|c
6112  *
6113  *  w(c, s1) = -1
6114  *  w(c, s2) =  0
6115  *  w(c, s3) =  1
6116  *
6117  */
6118 static int
6119 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6120 {
6121         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6122
6123         if (vdiff <= 0)
6124                 return -1;
6125
6126         gran = wakeup_gran(curr, se);
6127         if (vdiff > gran)
6128                 return 1;
6129
6130         return 0;
6131 }
6132
6133 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6134 {
6135         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6136                 return;
6137
6138         for_each_sched_entity(se)
6139                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6140 }
6141
6142 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6143 {
6144         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6145                 return;
6146
6147         for_each_sched_entity(se)
6148                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6149 }
6150
6151 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6152 {
6153         for_each_sched_entity(se)
6154                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6155 }
6156
6157 /*
6158  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6159  */
6160 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6161 {
6162         struct task_struct *curr = rq->curr;
6163         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6164         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6165         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6166         int next_buddy_marked = 0;
6167
6168         if (unlikely(se == pse))
6169                 return;
6170
6171         /*
6172          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6173          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6174          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6175          * next-buddy nomination below.
6176          */
6177         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6178                 return;
6179
6180         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6181                 set_next_buddy(pse);
6182                 next_buddy_marked = 1;
6183         }
6184
6185         /*
6186          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6187          * wake up path.
6188          *
6189          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6190          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6191          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6192          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6193          * below.
6194          */
6195         if (test_tsk_need_resched(curr))
6196                 return;
6197
6198         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6199         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6200             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6201                 goto preempt;
6202
6203         /*
6204          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6205          * is driven by the tick):
6206          */
6207         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6208                 return;
6209
6210         find_matching_se(&se, &pse);
6211         update_curr(cfs_rq_of(se));
6212         BUG_ON(!pse);
6213         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6214                 /*
6215                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6216                  * triggering this preemption.
6217                  */
6218                 if (!next_buddy_marked)
6219                         set_next_buddy(pse);
6220                 goto preempt;
6221         }
6222
6223         return;
6224
6225 preempt:
6226         resched_curr(rq);
6227         /*
6228          * Only set the backward buddy when the current task is still
6229          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6230          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6231          * point, either of which can * drop the rq lock.
6232          *
6233          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6234          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6235          */
6236         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6237                 return;
6238
6239         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6240                 set_last_buddy(se);
6241 }
6242
6243 static struct task_struct *
6244 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6245 {
6246         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6247         struct sched_entity *se;
6248         struct task_struct *p;
6249         int new_tasks;
6250
6251 again:
6252 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6253         if (!cfs_rq->nr_running)
6254                 goto idle;
6255
6256         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6257                 goto simple;
6258
6259         /*
6260          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6261          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6262          *
6263          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6264          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6265          */
6266
6267         do {
6268                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6269
6270                 /*
6271                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6272                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6273                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6274                  * forget we've ever seen it.
6275                  */
6276                 if (curr) {
6277                         if (curr->on_rq)
6278                                 update_curr(cfs_rq);
6279                         else
6280                                 curr = NULL;
6281
6282                         /*
6283                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6284                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6285                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
6286                          * be correct.
6287                          */
6288                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
6289                                 goto simple;
6290                 }
6291
6292                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6293                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6294         } while (cfs_rq);
6295
6296         p = task_of(se);
6297
6298         /*
6299          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6300          * is a different task than we started out with, try and touch the
6301          * least amount of cfs_rqs.
6302          */
6303         if (prev != p) {
6304                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6305
6306                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6307                         int se_depth = se->depth;
6308                         int pse_depth = pse->depth;
6309
6310                         if (se_depth <= pse_depth) {
6311                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6312                                 pse = parent_entity(pse);
6313                         }
6314                         if (se_depth >= pse_depth) {
6315                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6316                                 se = parent_entity(se);
6317                         }
6318                 }
6319
6320                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6321                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6322         }
6323
6324         if (hrtick_enabled(rq))
6325                 hrtick_start_fair(rq, p);
6326
6327         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
6328
6329         return p;
6330 simple:
6331         cfs_rq = &rq->cfs;
6332 #endif
6333
6334         if (!cfs_rq->nr_running)
6335                 goto idle;
6336
6337         put_prev_task(rq, prev);
6338
6339         do {
6340                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6341                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6342                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6343         } while (cfs_rq);
6344
6345         p = task_of(se);
6346
6347         if (hrtick_enabled(rq))
6348                 hrtick_start_fair(rq, p);
6349
6350         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
6351
6352         return p;
6353
6354 idle:
6355         rq->misfit_task = 0;
6356         /*
6357          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
6358          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
6359          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
6360          * re-start the picking loop.
6361          */
6362         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
6363         new_tasks = idle_balance(rq);
6364         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
6365         /*
6366          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6367          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6368          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6369          */
6370         if (new_tasks < 0)
6371                 return RETRY_TASK;
6372
6373         if (new_tasks > 0)
6374                 goto again;
6375
6376         return NULL;
6377 }
6378
6379 /*
6380  * Account for a descheduled task:
6381  */
6382 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6383 {
6384         struct sched_entity *se = &prev->se;
6385         struct cfs_rq *cfs_rq;
6386
6387         for_each_sched_entity(se) {
6388                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6389                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6390         }
6391 }
6392
6393 /*
6394  * sched_yield() is very simple
6395  *
6396  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6397  */
6398 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6399 {
6400         struct task_struct *curr = rq->curr;
6401         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6402         struct sched_entity *se = &curr->se;
6403
6404         /*
6405          * Are we the only task in the tree?
6406          */
6407         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6408                 return;
6409
6410         clear_buddies(cfs_rq, se);
6411
6412         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6413                 update_rq_clock(rq);
6414                 /*
6415                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6416                  */
6417                 update_curr(cfs_rq);
6418                 /*
6419                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6420                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6421                  * and double the fastpath cost.
6422                  */
6423                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6424         }
6425
6426         set_skip_buddy(se);
6427 }
6428
6429 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6430 {
6431         struct sched_entity *se = &p->se;
6432
6433         /* throttled hierarchies are not runnable */
6434         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6435                 return false;
6436
6437         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6438         set_next_buddy(se);
6439
6440         yield_task_fair(rq);
6441
6442         return true;
6443 }
6444
6445 #ifdef CONFIG_SMP
6446 /**************************************************
6447  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6448  *
6449  * BASICS
6450  *
6451  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6452  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6453  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6454  *
6455  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6456  *
6457  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6458  * W_i,0 is defined as:
6459  *
6460  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6461  *
6462  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6463  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6464  *
6465  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6466  * weight:
6467  *
6468  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6469  *
6470  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6471  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6472  * can also include other factors [XXX].
6473  *
6474  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6475  * directly from (1):
6476  *
6477  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6478  *
6479  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6480  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6481  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6482  *
6483  * [XXX expand on:
6484  *     - infeasible weights;
6485  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6486  *
6487  *
6488  * SCHED DOMAINS
6489  *
6490  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6491  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6492  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6493  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6494  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6495  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6496  * the groups.
6497  *
6498  * This yields:
6499  *
6500  *     log_2 n     1     n
6501  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6502  *     i = 0      2^i   2^i
6503  *                               `- size of each group
6504  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6505  *         |         `- freq
6506  *         `- sum over all levels
6507  *
6508  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6509  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6510  *
6511  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6512  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6513  *
6514  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6515  *
6516  *             log_2 n     
6517  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6518  *             k = 0
6519  *
6520  * And you'll find that:
6521  *
6522  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6523  *
6524  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6525  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6526  * of:
6527  *
6528  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6529  *
6530  *
6531  * WORK CONSERVING
6532  *
6533  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6534  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6535  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6536  *
6537  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6538  * time.
6539  *
6540  * [XXX more?]
6541  *
6542  *
6543  * CGROUPS
6544  *
6545  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6546  *
6547  *                                s_k,i
6548  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6549  *                                 S_k
6550  *
6551  * Where
6552  *
6553  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6554  *
6555  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6556  *
6557  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6558  * property.
6559  *
6560  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6561  *      rewrite all of this once again.]
6562  */ 
6563
6564 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6565
6566 enum fbq_type { regular, remote, all };
6567
6568 enum group_type {
6569         group_other = 0,
6570         group_misfit_task,
6571         group_imbalanced,
6572         group_overloaded,
6573 };
6574
6575 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6576 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6577 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6578 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6579
6580 struct lb_env {
6581         struct sched_domain     *sd;
6582
6583         struct rq               *src_rq;
6584         int                     src_cpu;
6585
6586         int                     dst_cpu;
6587         struct rq               *dst_rq;
6588
6589         struct cpumask          *dst_grpmask;
6590         int                     new_dst_cpu;
6591         enum cpu_idle_type      idle;
6592         long                    imbalance;
6593         unsigned int            src_grp_nr_running;
6594         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6595         struct cpumask          *cpus;
6596
6597         unsigned int            flags;
6598
6599         unsigned int            loop;
6600         unsigned int            loop_break;
6601         unsigned int            loop_max;
6602
6603         enum fbq_type           fbq_type;
6604         enum group_type         busiest_group_type;
6605         struct list_head        tasks;
6606 };
6607
6608 /*
6609  * Is this task likely cache-hot:
6610  */
6611 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6612 {
6613         s64 delta;
6614
6615         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6616
6617         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6618                 return 0;
6619
6620         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6621                 return 0;
6622
6623         /*
6624          * Buddy candidates are cache hot:
6625          */
6626         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6627                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6628                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6629                 return 1;
6630
6631         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6632                 return 1;
6633         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6634                 return 0;
6635
6636         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6637
6638         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6639 }
6640
6641 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6642 /*
6643  * Returns 1, if task migration degrades locality
6644  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6645  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6646  */
6647 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6648 {
6649         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6650         unsigned long src_faults, dst_faults;
6651         int src_nid, dst_nid;
6652
6653         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6654                 return -1;
6655
6656         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6657                 return -1;
6658
6659         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6660         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6661
6662         if (src_nid == dst_nid)
6663                 return -1;
6664
6665         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6666         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6667                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6668                         return 1;
6669                 else
6670                         return -1;
6671         }
6672
6673         /* Encourage migration to the preferred node. */
6674         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6675                 return 0;
6676
6677         if (numa_group) {
6678                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6679                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6680         } else {
6681                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6682                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6683         }
6684
6685         return dst_faults < src_faults;
6686 }
6687
6688 #else
6689 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6690                                              struct lb_env *env)
6691 {
6692         return -1;
6693 }
6694 #endif
6695
6696 /*
6697  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6698  */
6699 static
6700 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6701 {
6702         int tsk_cache_hot;
6703
6704         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6705
6706         /*
6707          * We do not migrate tasks that are:
6708          * 1) throttled_lb_pair, or
6709          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6710          * 3) running (obviously), or
6711          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6712          */
6713         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6714                 return 0;
6715
6716         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6717                 int cpu;
6718
6719                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6720
6721                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6722
6723                 /*
6724                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6725                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6726                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6727                  *
6728                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6729                  * one in current iteration.
6730                  */
6731                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6732                         return 0;
6733
6734                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6735                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6736                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6737                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6738                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6739                                 break;
6740                         }
6741                 }
6742
6743                 return 0;
6744         }
6745
6746         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6747         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6748
6749         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6750                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6751                 return 0;
6752         }
6753
6754         /*
6755          * Aggressive migration if:
6756          * 1) destination numa is preferred
6757          * 2) task is cache cold, or
6758          * 3) too many balance attempts have failed.
6759          */
6760         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6761         if (tsk_cache_hot == -1)
6762                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6763
6764         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6765             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6766                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6767                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6768                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6769                 }
6770                 return 1;
6771         }
6772
6773         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6774         return 0;
6775 }
6776
6777 /*
6778  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6779  */
6780 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6781 {
6782         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6783
6784         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6785         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6786         double_lock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
6787         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6788         double_unlock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
6789 }
6790
6791 /*
6792  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6793  * part of active balancing operations within "domain".
6794  *
6795  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6796  */
6797 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6798 {
6799         struct task_struct *p, *n;
6800
6801         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6802
6803         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6804                 if (!can_migrate_task(p, env))
6805                         continue;
6806
6807                 detach_task(p, env);
6808
6809                 /*
6810                  * Right now, this is only the second place where
6811                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6812                  * so we can safely collect stats here rather than
6813                  * inside detach_tasks().
6814                  */
6815                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6816                 return p;
6817         }
6818         return NULL;
6819 }
6820
6821 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6822
6823 /*
6824  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6825  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6826  *
6827  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6828  */
6829 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6830 {
6831         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6832         struct task_struct *p;
6833         unsigned long load;
6834         int detached = 0;
6835
6836         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6837
6838         if (env->imbalance <= 0)
6839                 return 0;
6840
6841         while (!list_empty(tasks)) {
6842                 /*
6843                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6844                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6845                  */
6846                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6847                         break;
6848
6849                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6850
6851                 env->loop++;
6852                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6853                 if (env->loop > env->loop_max)
6854                         break;
6855
6856                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6857                 if (env->loop > env->loop_break) {
6858                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6859                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6860                         break;
6861                 }
6862
6863                 if (!can_migrate_task(p, env))
6864                         goto next;
6865
6866                 load = task_h_load(p);
6867
6868                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6869                         goto next;
6870
6871                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6872                         goto next;
6873
6874                 detach_task(p, env);
6875                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6876
6877                 detached++;
6878                 env->imbalance -= load;
6879
6880 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6881                 /*
6882                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6883                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6884                  * the critical section.
6885                  */
6886                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6887                         break;
6888 #endif
6889
6890                 /*
6891                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6892                  * weighted load.
6893                  */
6894                 if (env->imbalance <= 0)
6895                         break;
6896
6897                 continue;
6898 next:
6899                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6900         }
6901
6902         /*
6903          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6904          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6905          * than inside detach_one_task().
6906          */
6907         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6908
6909         return detached;
6910 }
6911
6912 /*
6913  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6914  */
6915 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6916 {
6917         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6918
6919         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6920         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6921         activate_task(rq, p, 0);
6922         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6923 }
6924
6925 /*
6926  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6927  * its new rq.
6928  */
6929 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6930 {
6931         raw_spin_lock(&rq->lock);
6932         attach_task(rq, p);
6933         /*
6934          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6935          */
6936         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6937         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6938 }
6939
6940 /*
6941  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6942  * new rq.
6943  */
6944 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6945 {
6946         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6947         struct task_struct *p;
6948
6949         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6950
6951         while (!list_empty(tasks)) {
6952                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6953                 list_del_init(&p->se.group_node);
6954
6955                 attach_task(env->dst_rq, p);
6956         }
6957
6958         /*
6959          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6960          */
6961         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6962
6963         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6964 }
6965
6966 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6967 static void update_blocked_averages(int cpu)
6968 {
6969         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6970         struct cfs_rq *cfs_rq;
6971         unsigned long flags;
6972
6973         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6974         update_rq_clock(rq);
6975
6976         /*
6977          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6978          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6979          */
6980         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6981                 /* throttled entities do not contribute to load */
6982                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6983                         continue;
6984
6985                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq,
6986                                            true))
6987                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6988         }
6989         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6990 }
6991
6992 /*
6993  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6994  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6995  * group is a fraction of its parents load.
6996  */
6997 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6998 {
6999         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7000         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7001         unsigned long now = jiffies;
7002         unsigned long load;
7003
7004         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7005                 return;
7006
7007         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7008         for_each_sched_entity(se) {
7009                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7010                 cfs_rq->h_load_next = se;
7011                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7012                         break;
7013         }
7014
7015         if (!se) {
7016                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7017                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7018         }
7019
7020         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7021                 load = cfs_rq->h_load;
7022                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7023                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7024                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7025                 cfs_rq->h_load = load;
7026                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7027         }
7028 }
7029
7030 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7031 {
7032         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7033
7034         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7035         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7036                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7037 }
7038 #else
7039 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7040 {
7041         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7042         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7043         unsigned long flags;
7044
7045         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7046         update_rq_clock(rq);
7047         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
7048         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7049 }
7050
7051 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7052 {
7053         return p->se.avg.load_avg;
7054 }
7055 #endif
7056
7057 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7058
7059 /*
7060  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7061  */
7062 struct sg_lb_stats {
7063         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7064         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7065         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7066         unsigned long load_per_task;
7067         unsigned long group_capacity;
7068         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7069         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7070         unsigned int idle_cpus;
7071         unsigned int group_weight;
7072         enum group_type group_type;
7073         int group_no_capacity;
7074         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
7075 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7076         unsigned int nr_numa_running;
7077         unsigned int nr_preferred_running;
7078 #endif
7079 };
7080
7081 /*
7082  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7083  *               during load balancing.
7084  */
7085 struct sd_lb_stats {
7086         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7087         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7088         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7089         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7090         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7091
7092         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7093         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7094 };
7095
7096 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7097 {
7098         /*
7099          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7100          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7101          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7102          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7103          */
7104         *sds = (struct sd_lb_stats){
7105                 .busiest = NULL,
7106                 .local = NULL,
7107                 .total_load = 0UL,
7108                 .total_capacity = 0UL,
7109                 .busiest_stat = {
7110                         .avg_load = 0UL,
7111                         .sum_nr_running = 0,
7112                         .group_type = group_other,
7113                 },
7114         };
7115 }
7116
7117 /**
7118  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7119  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7120  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7121  *
7122  * Return: The load index.
7123  */
7124 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7125                                         enum cpu_idle_type idle)
7126 {
7127         int load_idx;
7128
7129         switch (idle) {
7130         case CPU_NOT_IDLE:
7131                 load_idx = sd->busy_idx;
7132                 break;
7133
7134         case CPU_NEWLY_IDLE:
7135                 load_idx = sd->newidle_idx;
7136                 break;
7137         default:
7138                 load_idx = sd->idle_idx;
7139                 break;
7140         }
7141
7142         return load_idx;
7143 }
7144
7145 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7146 {
7147         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7148         u64 total, used, age_stamp, avg;
7149         s64 delta;
7150
7151         /*
7152          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7153          * we read them once before doing sanity checks on them.
7154          */
7155         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7156         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7157         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7158
7159         if (unlikely(delta < 0))
7160                 delta = 0;
7161
7162         total = sched_avg_period() + delta;
7163
7164         used = div_u64(avg, total);
7165
7166         /*
7167          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
7168          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
7169          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
7170          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
7171          */
7172         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
7173
7174         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7175                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7176
7177         return 1;
7178 }
7179
7180 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
7181 {
7182         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
7183         mcc->val = 0;
7184         mcc->cpu = -1;
7185 }
7186
7187 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7188 {
7189         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7190         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7191         struct max_cpu_capacity *mcc;
7192         unsigned long max_capacity;
7193         int max_cap_cpu;
7194         unsigned long flags;
7195
7196         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7197
7198         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
7199
7200         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
7201         max_capacity = mcc->val;
7202         max_cap_cpu = mcc->cpu;
7203
7204         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
7205             (max_capacity < capacity)) {
7206                 mcc->val = capacity;
7207                 mcc->cpu = cpu;
7208 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7209                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7210                 printk_deferred(KERN_INFO "CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n",
7211                                 cpu, capacity);
7212                 goto skip_unlock;
7213 #endif
7214         }
7215         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7216
7217 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
7218         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7219         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7220
7221         if (!capacity)
7222                 capacity = 1;
7223
7224         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7225         sdg->sgc->capacity = capacity;
7226         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7227         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7228 }
7229
7230 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7231 {
7232         struct sched_domain *child = sd->child;
7233         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7234         unsigned long capacity, max_capacity, min_capacity;
7235         unsigned long interval;
7236
7237         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7238         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7239         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7240
7241         if (!child) {
7242                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7243                 return;
7244         }
7245
7246         capacity = 0;
7247         max_capacity = 0;
7248         min_capacity = ULONG_MAX;
7249
7250         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7251                 /*
7252                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7253                  * span the current group.
7254                  */
7255
7256                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
7257                         struct sched_group_capacity *sgc;
7258                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7259
7260                         /*
7261                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7262                          * gets here before we've attached the domains to the
7263                          * runqueues.
7264                          *
7265                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7266                          * in update_cpu_capacity().
7267                          *
7268                          * This avoids capacity from being 0 and
7269                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7270                          */
7271                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7272                                 capacity += capacity_of(cpu);
7273                         } else {
7274                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7275                                 capacity += sgc->capacity;
7276                         }
7277
7278                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
7279                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7280                 }
7281         } else  {
7282                 /*
7283                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7284                  * span the current group.
7285                  */ 
7286
7287                 group = child->groups;
7288                 do {
7289                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7290
7291                         capacity += sgc->capacity;
7292                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
7293                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7294                         group = group->next;
7295                 } while (group != child->groups);
7296         }
7297
7298         sdg->sgc->capacity = capacity;
7299         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
7300         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7301 }
7302
7303 /*
7304  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7305  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7306  * Return true is the capacity is reduced
7307  */
7308 static inline int
7309 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7310 {
7311         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7312                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7313 }
7314
7315 /*
7316  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7317  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
7318  *
7319  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7320  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7321  * Something like:
7322  *
7323  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7324  *              *     * * *
7325  *
7326  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7327  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7328  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7329  *
7330  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7331  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7332  * moving tasks due to affinity constraints.
7333  *
7334  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7335  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7336  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7337  * to create an effective group imbalance.
7338  *
7339  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7340  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7341  * subtle and fragile situation.
7342  */
7343
7344 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7345 {
7346         return group->sgc->imbalance;
7347 }
7348
7349 /*
7350  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7351  * be used by some tasks.
7352  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7353  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7354  * available capacity for CFS tasks.
7355  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7356  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7357  * capacity in meaningful for the load balancer.
7358  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7359  * any benefit for the load balance.
7360  */
7361 static inline bool
7362 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7363 {
7364         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7365                 return true;
7366
7367         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7368                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7369                 return true;
7370
7371         return false;
7372 }
7373
7374 /*
7375  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7376  *  handle.
7377  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7378  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7379  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7380  *  false.
7381  */
7382 static inline bool
7383 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7384 {
7385         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7386                 return false;
7387
7388         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7389                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7390                 return true;
7391
7392         return false;
7393 }
7394
7395
7396 /*
7397  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7398  * per-cpu capacity than sched_group ref.
7399  */
7400 static inline bool
7401 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7402 {
7403         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
7404                                                         ref->sgc->max_capacity;
7405 }
7406
7407 static inline enum
7408 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7409                           struct sg_lb_stats *sgs)
7410 {
7411         if (sgs->group_no_capacity)
7412                 return group_overloaded;
7413
7414         if (sg_imbalanced(group))
7415                 return group_imbalanced;
7416
7417         if (sgs->group_misfit_task)
7418                 return group_misfit_task;
7419
7420         return group_other;
7421 }
7422
7423 /**
7424  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7425  * @env: The load balancing environment.
7426  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7427  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7428  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7429  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7430  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7431  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7432  */
7433 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7434                         struct sched_group *group, int load_idx,
7435                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7436                         bool *overload, bool *overutilized)
7437 {
7438         unsigned long load;
7439         int i, nr_running;
7440
7441         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7442
7443         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7444                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7445
7446                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7447                 if (local_group)
7448                         load = target_load(i, load_idx);
7449                 else
7450                         load = source_load(i, load_idx);
7451
7452                 sgs->group_load += load;
7453                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7454                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7455
7456                 nr_running = rq->nr_running;
7457                 if (nr_running > 1)
7458                         *overload = true;
7459
7460 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7461                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7462                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7463 #endif
7464                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7465                 /*
7466                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7467                  */
7468                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7469                         sgs->idle_cpus++;
7470
7471                 if (cpu_overutilized(i)) {
7472                         *overutilized = true;
7473                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7474                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7475                 }
7476         }
7477
7478         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7479         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7480         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7481
7482         if (sgs->sum_nr_running)
7483                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7484
7485         sgs->group_weight = group->group_weight;
7486
7487         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7488         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7489 }
7490
7491 /**
7492  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7493  * @env: The load balancing environment.
7494  * @sds: sched_domain statistics
7495  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7496  * @sgs: sched_group statistics
7497  *
7498  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7499  * busiest group.
7500  *
7501  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7502  * busiest group. %false otherwise.
7503  */
7504 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7505                                    struct sd_lb_stats *sds,
7506                                    struct sched_group *sg,
7507                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7508 {
7509         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7510
7511         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7512                 return true;
7513
7514         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7515                 return false;
7516
7517         /*
7518          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7519          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7520          */
7521         if (sgs->group_type == group_other &&
7522             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7523                 return false;
7524
7525         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7526                 return false;
7527
7528         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7529                 goto asym_packing;
7530
7531         /*
7532          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7533          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7534          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7535          * power/energy consequences are not considered.
7536          */
7537         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7538             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7539                 return false;
7540
7541 asym_packing:
7542         /* This is the busiest node in its class. */
7543         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7544                 return true;
7545
7546         /*
7547          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7548          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7549          * higher than ourself as busy.
7550          */
7551         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7552                 if (!sds->busiest)
7553                         return true;
7554
7555                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7556                         return true;
7557         }
7558
7559         return false;
7560 }
7561
7562 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7563 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7564 {
7565         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7566                 return regular;
7567         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7568                 return remote;
7569         return all;
7570 }
7571
7572 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7573 {
7574         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7575                 return regular;
7576         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7577                 return remote;
7578         return all;
7579 }
7580 #else
7581 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7582 {
7583         return all;
7584 }
7585
7586 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7587 {
7588         return regular;
7589 }
7590 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7591
7592 /**
7593  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7594  * @env: The load balancing environment.
7595  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7596  */
7597 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7598 {
7599         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7600         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7601         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7602         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7603         bool overload = false, overutilized = false;
7604
7605         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7606                 prefer_sibling = 1;
7607
7608         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7609
7610         do {
7611                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7612                 int local_group;
7613
7614                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7615                 if (local_group) {
7616                         sds->local = sg;
7617                         sgs = &sds->local_stat;
7618
7619                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7620                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7621                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7622                 }
7623
7624                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7625                                                 &overload, &overutilized);
7626
7627                 if (local_group)
7628                         goto next_group;
7629
7630                 /*
7631                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7632                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7633                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7634                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7635                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7636                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7637                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7638                  * the tasks on the system).
7639                  */
7640                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7641                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7642                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7643                         sgs->group_no_capacity = 1;
7644                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7645                 }
7646
7647                 /*
7648                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7649                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7650                  */
7651                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7652                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7653                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7654                         sgs->group_type = group_other;
7655
7656                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7657                         sds->busiest = sg;
7658                         sds->busiest_stat = *sgs;
7659                 }
7660
7661 next_group:
7662                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7663                 sds->total_load += sgs->group_load;
7664                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7665
7666                 sg = sg->next;
7667         } while (sg != env->sd->groups);
7668
7669         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7670                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7671
7672         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7673
7674         if (!env->sd->parent) {
7675                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7676                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7677                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7678
7679                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7680                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized) {
7681                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7682                         trace_sched_overutilized(overutilized);
7683                 }
7684         } else {
7685                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized) {
7686                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7687                         trace_sched_overutilized(true);
7688                 }
7689         }
7690
7691 }
7692
7693 /**
7694  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7695  *                      sched doman.
7696  *
7697  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7698  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7699  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7700  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7701  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7702  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7703  *
7704  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7705  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7706  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7707  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7708  * number.
7709  *
7710  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7711  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7712  *
7713  * @env: The load balancing environment.
7714  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7715  */
7716 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7717 {
7718         int busiest_cpu;
7719
7720         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7721                 return 0;
7722
7723         if (!sds->busiest)
7724                 return 0;
7725
7726         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7727         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7728                 return 0;
7729
7730         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7731                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7732                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7733
7734         return 1;
7735 }
7736
7737 /**
7738  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7739  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7740  *                      load balancing.
7741  * @env: The load balancing environment.
7742  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7743  */
7744 static inline
7745 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7746 {
7747         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7748         unsigned int imbn = 2;
7749         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7750         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7751
7752         local = &sds->local_stat;
7753         busiest = &sds->busiest_stat;
7754
7755         if (!local->sum_nr_running)
7756                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7757         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7758                 imbn = 1;
7759
7760         scaled_busy_load_per_task =
7761                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7762                 busiest->group_capacity;
7763
7764         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7765             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7766                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7767                 return;
7768         }
7769
7770         /*
7771          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7772          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7773          * moving them.
7774          */
7775
7776         capa_now += busiest->group_capacity *
7777                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7778         capa_now += local->group_capacity *
7779                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7780         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7781
7782         /* Amount of load we'd subtract */
7783         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7784                 capa_move += busiest->group_capacity *
7785                             min(busiest->load_per_task,
7786                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7787         }
7788
7789         /* Amount of load we'd add */
7790         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7791             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7792                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7793                       local->group_capacity;
7794         } else {
7795                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7796                       local->group_capacity;
7797         }
7798         capa_move += local->group_capacity *
7799                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7800         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7801
7802         /* Move if we gain throughput */
7803         if (capa_move > capa_now)
7804                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7805 }
7806
7807 /**
7808  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7809  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7810  * @env: load balance environment
7811  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7812  */
7813 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7814 {
7815         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7816         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7817
7818         local = &sds->local_stat;
7819         busiest = &sds->busiest_stat;
7820
7821         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7822                 /*
7823                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7824                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7825                  */
7826                 busiest->load_per_task =
7827                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7828         }
7829
7830         /*
7831          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7832          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7833          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7834          */
7835         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7836             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7837                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7838                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7839                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7840                         return;
7841                 }
7842
7843                 /*
7844                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7845                  * cycles to maximize throughput
7846                  */
7847                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7848                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7849                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7850                         return;
7851                 }
7852
7853                 env->imbalance = 0;
7854                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7855         }
7856
7857         /*
7858          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7859          */
7860         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7861             local->group_type   == group_overloaded) {
7862                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7863                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7864                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7865                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7866                 else
7867                         load_above_capacity = ~0UL;
7868         }
7869
7870         /*
7871          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7872          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7873          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7874          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7875          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7876          * for the minimum possible imbalance.
7877          */
7878         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7879
7880         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7881         env->imbalance = min(
7882                 max_pull * busiest->group_capacity,
7883                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7884         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7885
7886         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7887         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7888                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7889                                      busiest->group_misfit_task);
7890
7891         /*
7892          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7893          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7894          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7895          * moved
7896          */
7897         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7898                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7899 }
7900
7901 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7902
7903 /**
7904  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7905  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7906  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7907  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7908  * such a group exists.
7909  *
7910  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7911  * to restore balance.
7912  *
7913  * @env: The load balancing environment.
7914  *
7915  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7916  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7917  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7918  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7919  */
7920 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7921 {
7922         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7923         struct sd_lb_stats sds;
7924
7925         init_sd_lb_stats(&sds);
7926
7927         /*
7928          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7929          * this level.
7930          */
7931         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7932
7933         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7934                 goto out_balanced;
7935
7936         local = &sds.local_stat;
7937         busiest = &sds.busiest_stat;
7938
7939         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7940         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7941             check_asym_packing(env, &sds))
7942                 return sds.busiest;
7943
7944         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7945         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7946                 goto out_balanced;
7947
7948         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7949                                                 / sds.total_capacity;
7950
7951         /*
7952          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7953          * work because they assume all things are equal, which typically
7954          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7955          */
7956         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7957                 goto force_balance;
7958
7959         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7960         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7961             busiest->group_no_capacity)
7962                 goto force_balance;
7963
7964         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7965         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7966                 goto force_balance;
7967         }
7968
7969         /*
7970          * If the local group is busier than the selected busiest group
7971          * don't try and pull any tasks.
7972          */
7973         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7974                 goto out_balanced;
7975
7976         /*
7977          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7978          * average load.
7979          */
7980         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7981                 goto out_balanced;
7982
7983         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7984                 /*
7985                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7986                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7987                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7988                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7989                  * might end up to just move the imbalance on another group
7990                  */
7991                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7992                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7993                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7994                         goto out_balanced;
7995         } else {
7996                 /*
7997                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7998                  * imbalance_pct to be conservative.
7999                  */
8000                 if (100 * busiest->avg_load <=
8001                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8002                         goto out_balanced;
8003         }
8004
8005 force_balance:
8006         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
8007         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8008         calculate_imbalance(env, &sds);
8009         return sds.busiest;
8010
8011 out_balanced:
8012         env->imbalance = 0;
8013         return NULL;
8014 }
8015
8016 /*
8017  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
8018  */
8019 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8020                                      struct sched_group *group)
8021 {
8022         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8023         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8024         int i;
8025
8026         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
8027                 unsigned long capacity, wl;
8028                 enum fbq_type rt;
8029
8030                 rq = cpu_rq(i);
8031                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8032
8033                 /*
8034                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8035                  *  - regular: there are !numa tasks
8036                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8037                  *  - all:     there is no distinction
8038                  *
8039                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8040                  * ignore those when there's better options.
8041                  *
8042                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8043                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8044                  * queue by moving tasks around inside the node.
8045                  *
8046                  * If we cannot move enough load due to this classification
8047                  * the next pass will adjust the group classification and
8048                  * allow migration of more tasks.
8049                  *
8050                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8051                  */
8052                 if (rt > env->fbq_type)
8053                         continue;
8054
8055                 capacity = capacity_of(i);
8056
8057                 wl = weighted_cpuload(i);
8058
8059                 /*
8060                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8061                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8062                  */
8063
8064                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8065                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
8066                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
8067                         continue;
8068
8069                 /*
8070                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8071                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8072                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8073                  * potentially running at a lower capacity.
8074                  *
8075                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8076                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8077                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8078                  * our previous maximum.
8079                  */
8080                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8081                         busiest_load = wl;
8082                         busiest_capacity = capacity;
8083                         busiest = rq;
8084                 }
8085         }
8086
8087         return busiest;
8088 }
8089
8090 /*
8091  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8092  * so long as it is large enough.
8093  */
8094 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8095
8096 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
8097 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
8098
8099 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8100 {
8101         struct sched_domain *sd = env->sd;
8102
8103         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8104
8105                 /*
8106                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8107                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
8108                  * lowest numbered CPUs.
8109                  */
8110                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
8111                         return 1;
8112         }
8113
8114         /*
8115          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8116          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8117          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8118          * available on dst_cpu.
8119          */
8120         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8121             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8122                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8123                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8124                         return 1;
8125         }
8126
8127         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
8128                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
8129                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
8130                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
8131                         return 1;
8132         }
8133
8134         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8135 }
8136
8137 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8138
8139 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8140 {
8141         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8142         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
8143         int cpu, balance_cpu = -1;
8144
8145         /*
8146          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8147          * to do the newly idle load balance.
8148          */
8149         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8150                 return 1;
8151
8152         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
8153         sg_mask = sched_group_mask(sg);
8154         /* Try to find first idle cpu */
8155         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
8156                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
8157                         continue;
8158
8159                 balance_cpu = cpu;
8160                 break;
8161         }
8162
8163         if (balance_cpu == -1)
8164                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8165
8166         /*
8167          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8168          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8169          */
8170         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8171 }
8172
8173 /*
8174  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8175  * tasks if there is an imbalance.
8176  */
8177 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8178                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8179                         int *continue_balancing)
8180 {
8181         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8182         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8183         struct sched_group *group;
8184         struct rq *busiest;
8185         unsigned long flags;
8186         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8187
8188         struct lb_env env = {
8189                 .sd             = sd,
8190                 .dst_cpu        = this_cpu,
8191                 .dst_rq         = this_rq,
8192                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
8193                 .idle           = idle,
8194                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8195                 .cpus           = cpus,
8196                 .fbq_type       = all,
8197                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8198         };
8199
8200         /*
8201          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
8202          * other cpus in our group
8203          */
8204         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8205                 env.dst_grpmask = NULL;
8206
8207         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
8208
8209         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
8210
8211 redo:
8212         if (!should_we_balance(&env)) {
8213                 *continue_balancing = 0;
8214                 goto out_balanced;
8215         }
8216
8217         group = find_busiest_group(&env);
8218         if (!group) {
8219                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
8220                 goto out_balanced;
8221         }
8222
8223         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8224         if (!busiest) {
8225                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
8226                 goto out_balanced;
8227         }
8228
8229         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8230
8231         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8232
8233         env.src_cpu = busiest->cpu;
8234         env.src_rq = busiest;
8235
8236         ld_moved = 0;
8237         if (busiest->nr_running > 1) {
8238                 /*
8239                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8240                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8241                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8242                  * correctly treated as an imbalance.
8243                  */
8244                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8245                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8246
8247 more_balance:
8248                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8249
8250                 /*
8251                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8252                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8253                  */
8254                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8255                 /*
8256                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8257                  */
8258                 if (cur_ld_moved)
8259                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8260
8261                 /*
8262                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8263                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8264                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8265                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8266                  * See task_rq_lock() family for the details.
8267                  */
8268
8269                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
8270
8271                 if (cur_ld_moved) {
8272                         attach_tasks(&env);
8273                         ld_moved += cur_ld_moved;
8274                 }
8275
8276                 local_irq_restore(flags);
8277
8278                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8279                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8280                         goto more_balance;
8281                 }
8282
8283                 /*
8284                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8285                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8286                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8287                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8288                  * sched_group.
8289                  *
8290                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8291                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8292                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8293                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8294                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8295                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8296                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8297                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8298                  * This however should not happen so much in practice and
8299                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8300                  * excess load moved.
8301                  */
8302                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8303
8304                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8305                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8306
8307                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8308                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8309                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8310                         env.loop         = 0;
8311                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8312
8313                         /*
8314                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8315                          * need to continue with same src_cpu.
8316                          */
8317                         goto more_balance;
8318                 }
8319
8320                 /*
8321                  * We failed to reach balance because of affinity.
8322                  */
8323                 if (sd_parent) {
8324                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8325
8326                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8327                                 *group_imbalance = 1;
8328                 }
8329
8330                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8331                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8332                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8333                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
8334                                 env.loop = 0;
8335                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8336                                 goto redo;
8337                         }
8338                         goto out_all_pinned;
8339                 }
8340         }
8341
8342         if (!ld_moved) {
8343                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
8344                 /*
8345                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8346                  * We do not want newidle balance, which can be very
8347                  * frequent, pollute the failure counter causing
8348                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8349                  */
8350                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8351                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
8352                                 sd->nr_balance_failed++;
8353
8354                 if (need_active_balance(&env)) {
8355                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8356
8357                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8358                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8359                          * moved to this_cpu
8360                          */
8361                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
8362                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
8363                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8364                                                             flags);
8365                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8366                                 goto out_one_pinned;
8367                         }
8368
8369                         /*
8370                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8371                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8372                          * only after active load balance is finished.
8373                          */
8374                         if (!busiest->active_balance) {
8375                                 busiest->active_balance = 1;
8376                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8377                                 active_balance = 1;
8378                         }
8379                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8380
8381                         if (active_balance) {
8382                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8383                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8384                                         &busiest->active_balance_work);
8385                         }
8386
8387                         /*
8388                          * We've kicked active balancing, reset the failure
8389                          * counter.
8390                          */
8391                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8392                 }
8393         } else
8394                 sd->nr_balance_failed = 0;
8395
8396         if (likely(!active_balance)) {
8397                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8398                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8399         } else {
8400                 /*
8401                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8402                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8403                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8404                  * detach_tasks).
8405                  */
8406                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8407                         sd->balance_interval *= 2;
8408         }
8409
8410         goto out;
8411
8412 out_balanced:
8413         /*
8414          * We reach balance although we may have faced some affinity
8415          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8416          */
8417         if (sd_parent) {
8418                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8419
8420                 if (*group_imbalance)
8421                         *group_imbalance = 0;
8422         }
8423
8424 out_all_pinned:
8425         /*
8426          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8427          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8428          * can try to migrate them.
8429          */
8430         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
8431
8432         sd->nr_balance_failed = 0;
8433
8434 out_one_pinned:
8435         /* tune up the balancing interval */
8436         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8437                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8438                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8439                 sd->balance_interval *= 2;
8440
8441         ld_moved = 0;
8442 out:
8443         return ld_moved;
8444 }
8445
8446 static inline unsigned long
8447 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8448 {
8449         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8450
8451         if (cpu_busy)
8452                 interval *= sd->busy_factor;
8453
8454         /* scale ms to jiffies */
8455         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8456         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8457
8458         return interval;
8459 }
8460
8461 static inline void
8462 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8463 {
8464         unsigned long interval, next;
8465
8466         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8467         next = sd->last_balance + interval;
8468
8469         if (time_after(*next_balance, next))
8470                 *next_balance = next;
8471 }
8472
8473 /*
8474  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8475  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8476  */
8477 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8478 {
8479         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8480         int this_cpu = this_rq->cpu;
8481         struct sched_domain *sd;
8482         int pulled_task = 0;
8483         u64 curr_cost = 0;
8484         long removed_util=0;
8485
8486         idle_enter_fair(this_rq);
8487
8488         /*
8489          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8490          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8491          */
8492         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8493
8494         if (!energy_aware() &&
8495             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8496              !this_rq->rd->overload)) {
8497                 rcu_read_lock();
8498                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8499                 if (sd)
8500                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8501                 rcu_read_unlock();
8502
8503                 goto out;
8504         }
8505
8506         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8507
8508         /*
8509          * If removed_util_avg is !0 we most probably migrated some task away
8510          * from this_cpu. In this case we might be willing to trigger an OPP
8511          * update, but we want to do so if we don't find anybody else to pull
8512          * here (we will trigger an OPP update with the pulled task's enqueue
8513          * anyway).
8514          *
8515          * Record removed_util before calling update_blocked_averages, and use
8516          * it below (before returning) to see if an OPP update is required.
8517          */
8518         removed_util = atomic_long_read(&(this_rq->cfs).removed_util_avg);
8519         update_blocked_averages(this_cpu);
8520         rcu_read_lock();
8521         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8522                 int continue_balancing = 1;
8523                 u64 t0, domain_cost;
8524
8525                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8526                         continue;
8527
8528                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8529                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8530                         break;
8531                 }
8532
8533                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8534                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8535
8536                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8537                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8538                                                    &continue_balancing);
8539
8540                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8541                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8542                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8543
8544                         curr_cost += domain_cost;
8545                 }
8546
8547                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8548
8549                 /*
8550                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8551                  * now runnable tasks on this rq.
8552                  */
8553                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8554                         break;
8555         }
8556         rcu_read_unlock();
8557
8558         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8559
8560         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8561                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8562
8563         /*
8564          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8565          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8566          * pretend we pulled a task.
8567          */
8568         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8569                 pulled_task = 1;
8570
8571 out:
8572         /* Move the next balance forward */
8573         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8574                 this_rq->next_balance = next_balance;
8575
8576         /* Is there a task of a high priority class? */
8577         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8578                 pulled_task = -1;
8579
8580         if (pulled_task) {
8581                 idle_exit_fair(this_rq);
8582                 this_rq->idle_stamp = 0;
8583         } else if (removed_util) {
8584                 /*
8585                  * No task pulled and someone has been migrated away.
8586                  * Good case to trigger an OPP update.
8587                  */
8588                 update_capacity_of(this_cpu);
8589         }
8590
8591         return pulled_task;
8592 }
8593
8594 /*
8595  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8596  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8597  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8598  * avoids physical / logical imbalances.
8599  */
8600 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8601 {
8602         struct rq *busiest_rq = data;
8603         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8604         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8605         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8606         struct sched_domain *sd;
8607         struct task_struct *p = NULL;
8608
8609         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8610
8611         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8612         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8613                      !busiest_rq->active_balance))
8614                 goto out_unlock;
8615
8616         /* Is there any task to move? */
8617         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8618                 goto out_unlock;
8619
8620         /*
8621          * This condition is "impossible", if it occurs
8622          * we need to fix it. Originally reported by
8623          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8624          */
8625         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8626
8627         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8628         rcu_read_lock();
8629         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8630                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8631                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8632                                 break;
8633         }
8634
8635         if (likely(sd)) {
8636                 struct lb_env env = {
8637                         .sd             = sd,
8638                         .dst_cpu        = target_cpu,
8639                         .dst_rq         = target_rq,
8640                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8641                         .src_rq         = busiest_rq,
8642                         .idle           = CPU_IDLE,
8643                 };
8644
8645                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8646
8647                 p = detach_one_task(&env);
8648                 if (p) {
8649                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8650                         /*
8651                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8652                          */
8653                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8654                 }
8655                 else
8656                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8657         }
8658         rcu_read_unlock();
8659 out_unlock:
8660         busiest_rq->active_balance = 0;
8661         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8662
8663         if (p)
8664                 attach_one_task(target_rq, p);
8665
8666         local_irq_enable();
8667
8668         return 0;
8669 }
8670
8671 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8672 {
8673         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8674 }
8675
8676 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8677 /*
8678  * idle load balancing details
8679  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8680  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8681  *   load balancing for all the idle CPUs.
8682  */
8683 static struct {
8684         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8685         atomic_t nr_cpus;
8686         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8687 } nohz ____cacheline_aligned;
8688
8689 static inline int find_new_ilb(void)
8690 {
8691         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8692
8693         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8694                 return ilb;
8695
8696         return nr_cpu_ids;
8697 }
8698
8699 /*
8700  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8701  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8702  * CPU (if there is one).
8703  */
8704 static void nohz_balancer_kick(void)
8705 {
8706         int ilb_cpu;
8707
8708         nohz.next_balance++;
8709
8710         ilb_cpu = find_new_ilb();
8711
8712         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8713                 return;
8714
8715         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8716                 return;
8717         /*
8718          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8719          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8720          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8721          * will be run before returning from the IPI.
8722          */
8723         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8724         return;
8725 }
8726
8727 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8728 {
8729         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8730                 /*
8731                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8732                  */
8733                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8734                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8735                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8736                 }
8737                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8738         }
8739 }
8740
8741 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8742 {
8743         struct sched_domain *sd;
8744         int cpu = smp_processor_id();
8745
8746         rcu_read_lock();
8747         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8748
8749         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8750                 goto unlock;
8751         sd->nohz_idle = 0;
8752
8753         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8754 unlock:
8755         rcu_read_unlock();
8756 }
8757
8758 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8759 {
8760         struct sched_domain *sd;
8761         int cpu = smp_processor_id();
8762
8763         rcu_read_lock();
8764         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8765
8766         if (!sd || sd->nohz_idle)
8767                 goto unlock;
8768         sd->nohz_idle = 1;
8769
8770         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8771 unlock:
8772         rcu_read_unlock();
8773 }
8774
8775 /*
8776  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8777  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8778  */
8779 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8780 {
8781         /*
8782          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8783          */
8784         if (!cpu_active(cpu))
8785                 return;
8786
8787         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8788                 return;
8789
8790         /*
8791          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8792          */
8793         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8794                 return;
8795
8796         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8797         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8798         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8799 }
8800
8801 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8802                                         unsigned long action, void *hcpu)
8803 {
8804         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8805         case CPU_DYING:
8806                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8807                 return NOTIFY_OK;
8808         default:
8809                 return NOTIFY_DONE;
8810         }
8811 }
8812 #endif
8813
8814 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8815
8816 /*
8817  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8818  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8819  */
8820 void update_max_interval(void)
8821 {
8822         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8823 }
8824
8825 /*
8826  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8827  * and initiates a balancing operation if so.
8828  *
8829  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8830  */
8831 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8832 {
8833         int continue_balancing = 1;
8834         int cpu = rq->cpu;
8835         unsigned long interval;
8836         struct sched_domain *sd;
8837         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8838         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8839         int update_next_balance = 0;
8840         int need_serialize, need_decay = 0;
8841         u64 max_cost = 0;
8842
8843         update_blocked_averages(cpu);
8844
8845         rcu_read_lock();
8846         for_each_domain(cpu, sd) {
8847                 /*
8848                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8849                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8850                  */
8851                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8852                         sd->max_newidle_lb_cost =
8853                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8854                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8855                         need_decay = 1;
8856                 }
8857                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8858
8859                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8860                         continue;
8861
8862                 /*
8863                  * Stop the load balance at this level. There is another
8864                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8865                  * actively.
8866                  */
8867                 if (!continue_balancing) {
8868                         if (need_decay)
8869                                 continue;
8870                         break;
8871                 }
8872
8873                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8874
8875                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8876                 if (need_serialize) {
8877                         if (!spin_trylock(&balancing))
8878                                 goto out;
8879                 }
8880
8881                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8882                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8883                                 /*
8884                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8885                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8886                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8887                                  */
8888                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8889                         }
8890                         sd->last_balance = jiffies;
8891                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8892                 }
8893                 if (need_serialize)
8894                         spin_unlock(&balancing);
8895 out:
8896                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8897                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8898                         update_next_balance = 1;
8899                 }
8900         }
8901         if (need_decay) {
8902                 /*
8903                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8904                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8905                  */
8906                 rq->max_idle_balance_cost =
8907                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8908         }
8909         rcu_read_unlock();
8910
8911         /*
8912          * next_balance will be updated only when there is a need.
8913          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8914          * updated.
8915          */
8916         if (likely(update_next_balance)) {
8917                 rq->next_balance = next_balance;
8918
8919 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8920                 /*
8921                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8922                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8923                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8924                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8925                  * balance for itself and we need to update the
8926                  * nohz.next_balance accordingly.
8927                  */
8928                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8929                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8930 #endif
8931         }
8932 }
8933
8934 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8935 /*
8936  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8937  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8938  */
8939 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8940 {
8941         int this_cpu = this_rq->cpu;
8942         struct rq *rq;
8943         int balance_cpu;
8944         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8945         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8946         int update_next_balance = 0;
8947
8948         if (idle != CPU_IDLE ||
8949             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8950                 goto end;
8951
8952         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8953                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8954                         continue;
8955
8956                 /*
8957                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8958                  * work being done for other cpus. Next load
8959                  * balancing owner will pick it up.
8960                  */
8961                 if (need_resched())
8962                         break;
8963
8964                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8965
8966                 /*
8967                  * If time for next balance is due,
8968                  * do the balance.
8969                  */
8970                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8971                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8972                         update_rq_clock(rq);
8973                         update_idle_cpu_load(rq);
8974                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8975                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8976                 }
8977
8978                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8979                         next_balance = rq->next_balance;
8980                         update_next_balance = 1;
8981                 }
8982         }
8983
8984         /*
8985          * next_balance will be updated only when there is a need.
8986          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8987          * updated.
8988          */
8989         if (likely(update_next_balance))
8990                 nohz.next_balance = next_balance;
8991 end:
8992         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8993 }
8994
8995 /*
8996  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8997  * of an idle cpu in the system.
8998  *   - This rq has more than one task.
8999  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9000  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9001  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9002  *     multiple busy cpu.
9003  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9004  *     domain span are idle.
9005  */
9006 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
9007 {
9008         unsigned long now = jiffies;
9009         struct sched_domain *sd;
9010         struct sched_group_capacity *sgc;
9011         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
9012         bool kick = false;
9013
9014         if (unlikely(rq->idle_balance))
9015                 return false;
9016
9017        /*
9018         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9019         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9020         */
9021         set_cpu_sd_state_busy();
9022         nohz_balance_exit_idle(cpu);
9023
9024         /*
9025          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9026          * balancing.
9027          */
9028         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9029                 return false;
9030
9031         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9032                 return false;
9033
9034         if (rq->nr_running >= 2 &&
9035             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
9036                 return true;
9037
9038         rcu_read_lock();
9039         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
9040         if (sd && !energy_aware()) {
9041                 sgc = sd->groups->sgc;
9042                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
9043
9044                 if (nr_busy > 1) {
9045                         kick = true;
9046                         goto unlock;
9047                 }
9048
9049         }
9050
9051         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9052         if (sd) {
9053                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9054                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9055                         kick = true;
9056                         goto unlock;
9057                 }
9058         }
9059
9060         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9061         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
9062                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
9063                 kick = true;
9064                 goto unlock;
9065         }
9066
9067 unlock:
9068         rcu_read_unlock();
9069         return kick;
9070 }
9071 #else
9072 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9073 #endif
9074
9075 /*
9076  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9077  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9078  */
9079 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9080 {
9081         struct rq *this_rq = this_rq();
9082         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9083                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9084
9085         /*
9086          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9087          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9088          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9089          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9090          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9091          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9092          */
9093         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9094         rebalance_domains(this_rq, idle);
9095 }
9096
9097 /*
9098  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9099  */
9100 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9101 {
9102         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9103         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9104                 return;
9105
9106         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9107                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9108 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9109         if (nohz_kick_needed(rq))
9110                 nohz_balancer_kick();
9111 #endif
9112 }
9113
9114 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9115 {
9116         update_sysctl();
9117
9118         update_runtime_enabled(rq);
9119 }
9120
9121 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9122 {
9123         update_sysctl();
9124
9125         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9126         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9127 }
9128
9129 #endif /* CONFIG_SMP */
9130
9131 /*
9132  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9133  */
9134 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9135 {
9136         struct cfs_rq *cfs_rq;
9137         struct sched_entity *se = &curr->se;
9138
9139         for_each_sched_entity(se) {
9140                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9141                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9142         }
9143
9144         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9145                 task_tick_numa(rq, curr);
9146
9147 #ifdef CONFIG_SMP
9148         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr))) {
9149                 rq->rd->overutilized = true;
9150                 trace_sched_overutilized(true);
9151         }
9152
9153         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
9154 #endif
9155
9156 }
9157
9158 /*
9159  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9160  *  - child not yet on the tasklist
9161  *  - preemption disabled
9162  */
9163 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9164 {
9165         struct cfs_rq *cfs_rq;
9166         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9167         int this_cpu = smp_processor_id();
9168         struct rq *rq = this_rq();
9169         unsigned long flags;
9170
9171         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9172
9173         update_rq_clock(rq);
9174
9175         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9176         curr = cfs_rq->curr;
9177
9178         /*
9179          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
9180          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
9181          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
9182          * of child point to valid ones.
9183          */
9184         rcu_read_lock();
9185         __set_task_cpu(p, this_cpu);
9186         rcu_read_unlock();
9187
9188         update_curr(cfs_rq);
9189
9190         if (curr)
9191                 se->vruntime = curr->vruntime;
9192         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9193
9194         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9195                 /*
9196                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9197                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9198                  */
9199                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9200                 resched_curr(rq);
9201         }
9202
9203         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9204
9205         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9206 }
9207
9208 /*
9209  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9210  * the current task.
9211  */
9212 static void
9213 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9214 {
9215         if (!task_on_rq_queued(p))
9216                 return;
9217
9218         /*
9219          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9220          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9221          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9222          */
9223         if (rq->curr == p) {
9224                 if (p->prio > oldprio)
9225                         resched_curr(rq);
9226         } else
9227                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9228 }
9229
9230 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9231 {
9232         struct sched_entity *se = &p->se;
9233
9234         /*
9235          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9236          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9237          * vruntime.
9238          */
9239         if (p->on_rq)
9240                 return true;
9241
9242         /*
9243          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9244          * But there are some cases where it has already been normalized:
9245          *
9246          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9247          *   wake_up_new_task().
9248          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9249          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9250          */
9251         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9252                 return true;
9253
9254         return false;
9255 }
9256
9257 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9258 {
9259         struct sched_entity *se = &p->se;
9260         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9261
9262         if (!vruntime_normalized(p)) {
9263                 /*
9264                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9265                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9266                  */
9267                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9268                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9269         }
9270
9271         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9272         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9273 }
9274
9275 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9276 {
9277         struct sched_entity *se = &p->se;
9278         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9279
9280 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9281         /*
9282          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9283          * class maintain depth value), reset depth properly.
9284          */
9285         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9286 #endif
9287
9288         /* Synchronize task with its cfs_rq */
9289         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9290
9291         if (!vruntime_normalized(p))
9292                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9293 }
9294
9295 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9296 {
9297         detach_task_cfs_rq(p);
9298 }
9299
9300 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9301 {
9302         attach_task_cfs_rq(p);
9303
9304         if (task_on_rq_queued(p)) {
9305                 /*
9306                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9307                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9308                  * if we can still preempt the current task.
9309                  */
9310                 if (rq->curr == p)
9311                         resched_curr(rq);
9312                 else
9313                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9314         }
9315 }
9316
9317 /* Account for a task changing its policy or group.
9318  *
9319  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9320  * migrates between groups/classes.
9321  */
9322 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9323 {
9324         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9325
9326         for_each_sched_entity(se) {
9327                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9328
9329                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9330                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9331                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9332         }
9333 }
9334
9335 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9336 {
9337         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9338         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9339 #ifndef CONFIG_64BIT
9340         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9341 #endif
9342 #ifdef CONFIG_SMP
9343         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9344         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9345 #endif
9346 }
9347
9348 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9349 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9350 {
9351         detach_task_cfs_rq(p);
9352         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9353
9354 #ifdef CONFIG_SMP
9355         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9356         p->se.avg.last_update_time = 0;
9357 #endif
9358         attach_task_cfs_rq(p);
9359 }
9360
9361 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9362 {
9363         int i;
9364
9365         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9366
9367         for_each_possible_cpu(i) {
9368                 if (tg->cfs_rq)
9369                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9370                 if (tg->se) {
9371                         if (tg->se[i])
9372                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
9373                         kfree(tg->se[i]);
9374                 }
9375         }
9376
9377         kfree(tg->cfs_rq);
9378         kfree(tg->se);
9379 }
9380
9381 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9382 {
9383         struct cfs_rq *cfs_rq;
9384         struct sched_entity *se;
9385         int i;
9386
9387         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9388         if (!tg->cfs_rq)
9389                 goto err;
9390         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9391         if (!tg->se)
9392                 goto err;
9393
9394         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9395
9396         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9397
9398         for_each_possible_cpu(i) {
9399                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9400                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9401                 if (!cfs_rq)
9402                         goto err;
9403
9404                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9405                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9406                 if (!se)
9407                         goto err_free_rq;
9408
9409                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9410                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9411                 init_entity_runnable_average(se);
9412         }
9413
9414         return 1;
9415
9416 err_free_rq:
9417         kfree(cfs_rq);
9418 err:
9419         return 0;
9420 }
9421
9422 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
9423 {
9424         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9425         unsigned long flags;
9426
9427         /*
9428         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9429         * check on_list without danger of it being re-added.
9430         */
9431         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9432                 return;
9433
9434         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9435         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9436         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9437 }
9438
9439 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9440                         struct sched_entity *se, int cpu,
9441                         struct sched_entity *parent)
9442 {
9443         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9444
9445         cfs_rq->tg = tg;
9446         cfs_rq->rq = rq;
9447         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9448
9449         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9450         tg->se[cpu] = se;
9451
9452         /* se could be NULL for root_task_group */
9453         if (!se)
9454                 return;
9455
9456         if (!parent) {
9457                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9458                 se->depth = 0;
9459         } else {
9460                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9461                 se->depth = parent->depth + 1;
9462         }
9463
9464         se->my_q = cfs_rq;
9465         /* guarantee group entities always have weight */
9466         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9467         se->parent = parent;
9468 }
9469
9470 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9471
9472 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9473 {
9474         int i;
9475         unsigned long flags;
9476
9477         /*
9478          * We can't change the weight of the root cgroup.
9479          */
9480         if (!tg->se[0])
9481                 return -EINVAL;
9482
9483         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9484
9485         mutex_lock(&shares_mutex);
9486         if (tg->shares == shares)
9487                 goto done;
9488
9489         tg->shares = shares;
9490         for_each_possible_cpu(i) {
9491                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9492                 struct sched_entity *se;
9493
9494                 se = tg->se[i];
9495                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9496                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9497
9498                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9499                 update_rq_clock(rq);
9500                 for_each_sched_entity(se)
9501                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9502                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9503         }
9504
9505 done:
9506         mutex_unlock(&shares_mutex);
9507         return 0;
9508 }
9509 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9510
9511 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9512
9513 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9514 {
9515         return 1;
9516 }
9517
9518 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9519
9520 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9521
9522
9523 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9524 {
9525         struct sched_entity *se = &task->se;
9526         unsigned int rr_interval = 0;
9527
9528         /*
9529          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9530          * idle runqueue:
9531          */
9532         if (rq->cfs.load.weight)
9533                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9534
9535         return rr_interval;
9536 }
9537
9538 /*
9539  * All the scheduling class methods:
9540  */
9541 const struct sched_class fair_sched_class = {
9542         .next                   = &idle_sched_class,
9543         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9544         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9545         .yield_task             = yield_task_fair,
9546         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9547
9548         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9549
9550         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9551         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9552
9553 #ifdef CONFIG_SMP
9554         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9555         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9556
9557         .rq_online              = rq_online_fair,
9558         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9559
9560         .task_waking            = task_waking_fair,
9561         .task_dead              = task_dead_fair,
9562         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9563 #endif
9564
9565         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9566         .task_tick              = task_tick_fair,
9567         .task_fork              = task_fork_fair,
9568
9569         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9570         .switched_from          = switched_from_fair,
9571         .switched_to            = switched_to_fair,
9572
9573         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9574
9575         .update_curr            = update_curr_fair,
9576
9577 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9578         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9579 #endif
9580 };
9581
9582 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9583 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9584 {
9585         struct cfs_rq *cfs_rq;
9586
9587         rcu_read_lock();
9588         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9589                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9590         rcu_read_unlock();
9591 }
9592
9593 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9594 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9595 {
9596         int node;
9597         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9598
9599         for_each_online_node(node) {
9600                 if (p->numa_faults) {
9601                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9602                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9603                 }
9604                 if (p->numa_group) {
9605                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9606                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9607                 }
9608                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9609         }
9610 }
9611 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9612 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9613
9614 __init void init_sched_fair_class(void)
9615 {
9616 #ifdef CONFIG_SMP
9617         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9618
9619 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9620         nohz.next_balance = jiffies;
9621         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9622         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9623 #endif
9624 #endif /* SMP */
9625
9626 }