ec2e8aecc4f36c9c7501b2d1c7fea7b41238ea97
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37 #include "tune.h"
38
39 /*
40  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
41  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  */
51 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
53
54 /*
55  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
56  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
57  *
58  * Options are:
59  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
61  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
62  */
63 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
64         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
65
66 /*
67  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
68  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
69  */
70 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
72
73 /*
74  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
75  */
76 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
77
78 /*
79  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
80  * parent will (try to) run first.
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
83
84 /*
85  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
86  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
87  *
88  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
89  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
90  * have immediate wakeup/sleep latencies.
91  */
92 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
94
95 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
96
97 /*
98  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
99  * distribution.
100  * (default: 10msec)
101  */
102 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
103
104 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
105 /*
106  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
107  * each time a cfs_rq requests quota.
108  *
109  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
110  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
111  * we will always only issue the remaining available time.
112  *
113  * default: 5 msec, units: microseconds
114   */
115 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
116 #endif
117
118 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
119 {
120         lw->weight += inc;
121         lw->inv_weight = 0;
122 }
123
124 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
125 {
126         lw->weight -= dec;
127         lw->inv_weight = 0;
128 }
129
130 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
131 {
132         lw->weight = w;
133         lw->inv_weight = 0;
134 }
135
136 /*
137  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
138  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
139  * to users decreases. But the relationship is not linear,
140  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
141  * number of CPUs.
142  *
143  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
144  */
145 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
146 {
147         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
148         unsigned int factor;
149
150         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
151         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
152                 factor = 1;
153                 break;
154         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
155                 factor = cpus;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
158         default:
159                 factor = 1 + ilog2(cpus);
160                 break;
161         }
162
163         return factor;
164 }
165
166 static void update_sysctl(void)
167 {
168         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
169
170 #define SET_SYSCTL(name) \
171         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
172         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
173         SET_SYSCTL(sched_latency);
174         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
175 #undef SET_SYSCTL
176 }
177
178 void sched_init_granularity(void)
179 {
180         update_sysctl();
181 }
182
183 #define WMULT_CONST     (~0U)
184 #define WMULT_SHIFT     32
185
186 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
187 {
188         unsigned long w;
189
190         if (likely(lw->inv_weight))
191                 return;
192
193         w = scale_load_down(lw->weight);
194
195         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
196                 lw->inv_weight = 1;
197         else if (unlikely(!w))
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
199         else
200                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
201 }
202
203 /*
204  * delta_exec * weight / lw.weight
205  *   OR
206  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
207  *
208  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
209  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
210  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
211  *
212  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
213  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
214  */
215 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
216 {
217         u64 fact = scale_load_down(weight);
218         int shift = WMULT_SHIFT;
219
220         __update_inv_weight(lw);
221
222         if (unlikely(fact >> 32)) {
223                 while (fact >> 32) {
224                         fact >>= 1;
225                         shift--;
226                 }
227         }
228
229         /* hint to use a 32x32->64 mul */
230         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
231
232         while (fact >> 32) {
233                 fact >>= 1;
234                 shift--;
235         }
236
237         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
238 }
239
240
241 const struct sched_class fair_sched_class;
242
243 /**************************************************************
244  * CFS operations on generic schedulable entities:
245  */
246
247 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
248
249 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
250 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
251 {
252         return cfs_rq->rq;
253 }
254
255 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
256 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
261         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
262 #endif
263         return container_of(se, struct task_struct, se);
264 }
265
266 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
267 #define for_each_sched_entity(se) \
268                 for (; se; se = se->parent)
269
270 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
271 {
272         return p->se.cfs_rq;
273 }
274
275 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
276 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
277 {
278         return se->cfs_rq;
279 }
280
281 /* runqueue "owned" by this group */
282 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
283 {
284         return grp->my_q;
285 }
286
287 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
288 {
289         if (!cfs_rq->on_list) {
290                 /*
291                  * Ensure we either appear before our parent (if already
292                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
293                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
294                  * reduces this to two cases.
295                  */
296                 if (cfs_rq->tg->parent &&
297                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
298                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
299                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
300                 } else {
301                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
302                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
303                 }
304
305                 cfs_rq->on_list = 1;
306         }
307 }
308
309 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
310 {
311         if (cfs_rq->on_list) {
312                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
313                 cfs_rq->on_list = 0;
314         }
315 }
316
317 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
318 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
319         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
320
321 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
322 static inline struct cfs_rq *
323 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
324 {
325         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
326                 return se->cfs_rq;
327
328         return NULL;
329 }
330
331 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
332 {
333         return se->parent;
334 }
335
336 static void
337 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
338 {
339         int se_depth, pse_depth;
340
341         /*
342          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
343          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
344          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
345          * parent.
346          */
347
348         /* First walk up until both entities are at same depth */
349         se_depth = (*se)->depth;
350         pse_depth = (*pse)->depth;
351
352         while (se_depth > pse_depth) {
353                 se_depth--;
354                 *se = parent_entity(*se);
355         }
356
357         while (pse_depth > se_depth) {
358                 pse_depth--;
359                 *pse = parent_entity(*pse);
360         }
361
362         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
363                 *se = parent_entity(*se);
364                 *pse = parent_entity(*pse);
365         }
366 }
367
368 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
369
370 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
371 {
372         return container_of(se, struct task_struct, se);
373 }
374
375 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
376 {
377         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
378 }
379
380 #define entity_is_task(se)      1
381
382 #define for_each_sched_entity(se) \
383                 for (; se; se = NULL)
384
385 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
386 {
387         return &task_rq(p)->cfs;
388 }
389
390 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
391 {
392         struct task_struct *p = task_of(se);
393         struct rq *rq = task_rq(p);
394
395         return &rq->cfs;
396 }
397
398 /* runqueue "owned" by this group */
399 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
400 {
401         return NULL;
402 }
403
404 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
405 {
406 }
407
408 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
413                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
414
415 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
416 {
417         return NULL;
418 }
419
420 static inline void
421 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
422 {
423 }
424
425 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
426
427 static __always_inline
428 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
429
430 /**************************************************************
431  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
432  */
433
434 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
435 {
436         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
437         if (delta > 0)
438                 max_vruntime = vruntime;
439
440         return max_vruntime;
441 }
442
443 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
444 {
445         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
446         if (delta < 0)
447                 min_vruntime = vruntime;
448
449         return min_vruntime;
450 }
451
452 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
453                                 struct sched_entity *b)
454 {
455         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
456 }
457
458 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
459 {
460         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
461
462         if (cfs_rq->curr)
463                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
464
465         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
466                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
467                                                    struct sched_entity,
468                                                    run_node);
469
470                 if (!cfs_rq->curr)
471                         vruntime = se->vruntime;
472                 else
473                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
474         }
475
476         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
477         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
478 #ifndef CONFIG_64BIT
479         smp_wmb();
480         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
481 #endif
482 }
483
484 /*
485  * Enqueue an entity into the rb-tree:
486  */
487 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
488 {
489         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
490         struct rb_node *parent = NULL;
491         struct sched_entity *entry;
492         int leftmost = 1;
493
494         /*
495          * Find the right place in the rbtree:
496          */
497         while (*link) {
498                 parent = *link;
499                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
500                 /*
501                  * We dont care about collisions. Nodes with
502                  * the same key stay together.
503                  */
504                 if (entity_before(se, entry)) {
505                         link = &parent->rb_left;
506                 } else {
507                         link = &parent->rb_right;
508                         leftmost = 0;
509                 }
510         }
511
512         /*
513          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
514          * used):
515          */
516         if (leftmost)
517                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
518
519         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
520         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
521 }
522
523 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
524 {
525         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
526                 struct rb_node *next_node;
527
528                 next_node = rb_next(&se->run_node);
529                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
530         }
531
532         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
533 }
534
535 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
536 {
537         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
538
539         if (!left)
540                 return NULL;
541
542         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
543 }
544
545 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
546 {
547         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
548
549         if (!next)
550                 return NULL;
551
552         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
553 }
554
555 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
556 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
557 {
558         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
559
560         if (!last)
561                 return NULL;
562
563         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
564 }
565
566 /**************************************************************
567  * Scheduling class statistics methods:
568  */
569
570 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
571                 void __user *buffer, size_t *lenp,
572                 loff_t *ppos)
573 {
574         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
575         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
576
577         if (ret || !write)
578                 return ret;
579
580         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
581                                         sysctl_sched_min_granularity);
582
583 #define WRT_SYSCTL(name) \
584         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
585         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
586         WRT_SYSCTL(sched_latency);
587         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
588 #undef WRT_SYSCTL
589
590         return 0;
591 }
592 #endif
593
594 /*
595  * delta /= w
596  */
597 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
598 {
599         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
600                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
601
602         return delta;
603 }
604
605 /*
606  * The idea is to set a period in which each task runs once.
607  *
608  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
609  * this period because otherwise the slices get too small.
610  *
611  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
612  */
613 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
614 {
615         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
616                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
617         else
618                 return sysctl_sched_latency;
619 }
620
621 /*
622  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
623  * proportional to the weight.
624  *
625  * s = p*P[w/rw]
626  */
627 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
628 {
629         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
630
631         for_each_sched_entity(se) {
632                 struct load_weight *load;
633                 struct load_weight lw;
634
635                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
636                 load = &cfs_rq->load;
637
638                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
639                         lw = cfs_rq->load;
640
641                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
642                         load = &lw;
643                 }
644                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
645         }
646         return slice;
647 }
648
649 /*
650  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
651  *
652  * vs = s/w
653  */
654 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
655 {
656         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
657 }
658
659 #ifdef CONFIG_SMP
660 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
661 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
662
663 /*
664  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
665  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
666  * dependent on this value.
667  */
668 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
669 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
670 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
671
672 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
673 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
674 {
675         struct sched_avg *sa = &se->avg;
676
677         sa->last_update_time = 0;
678         /*
679          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
680          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
681          * will definitely be update (after enqueue).
682          */
683         sa->period_contrib = 1023;
684         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
685         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
686         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
687         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
688         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
689 }
690
691 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
692 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
693 #else
694 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
695 {
696 }
697 #endif
698
699 /*
700  * Update the current task's runtime statistics.
701  */
702 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
703 {
704         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
705         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
706         u64 delta_exec;
707
708         if (unlikely(!curr))
709                 return;
710
711         delta_exec = now - curr->exec_start;
712         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
713                 return;
714
715         curr->exec_start = now;
716
717         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
718                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
719
720         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
721         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
722
723         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
724         update_min_vruntime(cfs_rq);
725
726         if (entity_is_task(curr)) {
727                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
728
729                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
730                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
731                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
732         }
733
734         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
735 }
736
737 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
738 {
739         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
740 }
741
742 static inline void
743 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
744 {
745         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
746 }
747
748 /*
749  * Task is being enqueued - update stats:
750  */
751 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
752 {
753         /*
754          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
755          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
756          */
757         if (se != cfs_rq->curr)
758                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
759 }
760
761 static void
762 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
763 {
764         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
766         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
767         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
768                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
769 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
770         if (entity_is_task(se)) {
771                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
772                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
773         }
774 #endif
775         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
776 }
777
778 static inline void
779 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
780 {
781         /*
782          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
783          * waiting task:
784          */
785         if (se != cfs_rq->curr)
786                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
787 }
788
789 /*
790  * We are picking a new current task - update its stats:
791  */
792 static inline void
793 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
794 {
795         /*
796          * We are starting a new run period:
797          */
798         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
799 }
800
801 /**************************************************
802  * Scheduling class queueing methods:
803  */
804
805 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
806 /*
807  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
808  * calculated based on the tasks virtual memory size and
809  * numa_balancing_scan_size.
810  */
811 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
812 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
813
814 /* Portion of address space to scan in MB */
815 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
816
817 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
818 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
819
820 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
821 {
822         unsigned long rss = 0;
823         unsigned long nr_scan_pages;
824
825         /*
826          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
827          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
828          * on resident pages
829          */
830         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
831         rss = get_mm_rss(p->mm);
832         if (!rss)
833                 rss = nr_scan_pages;
834
835         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
836         return rss / nr_scan_pages;
837 }
838
839 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
840 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
841
842 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
843 {
844         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
845         unsigned int scan, floor;
846         unsigned int windows = 1;
847
848         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
849                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
850         floor = 1000 / windows;
851
852         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
853         return max_t(unsigned int, floor, scan);
854 }
855
856 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
857 {
858         unsigned int smin = task_scan_min(p);
859         unsigned int smax;
860
861         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
862         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
863         return max(smin, smax);
864 }
865
866 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
867 {
868         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
869         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
870 }
871
872 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
873 {
874         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
875         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
876 }
877
878 struct numa_group {
879         atomic_t refcount;
880
881         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
882         int nr_tasks;
883         pid_t gid;
884
885         struct rcu_head rcu;
886         nodemask_t active_nodes;
887         unsigned long total_faults;
888         /*
889          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
890          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
891          * more by CPU use than by memory faults.
892          */
893         unsigned long *faults_cpu;
894         unsigned long faults[0];
895 };
896
897 /* Shared or private faults. */
898 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
899
900 /* Memory and CPU locality */
901 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
902
903 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
904 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
905
906 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
907 {
908         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
909 }
910
911 /*
912  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
913  * occupy the first half of the array. The second half of the
914  * array is for current counters, which are averaged into the
915  * first set by task_numa_placement.
916  */
917 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
918 {
919         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
920 }
921
922 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
923 {
924         if (!p->numa_faults)
925                 return 0;
926
927         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
928                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
929 }
930
931 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
932 {
933         if (!p->numa_group)
934                 return 0;
935
936         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
937                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
938 }
939
940 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
941 {
942         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
943                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
944 }
945
946 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
947 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
948                                         int maxdist, bool task)
949 {
950         unsigned long score = 0;
951         int node;
952
953         /*
954          * All nodes are directly connected, and the same distance
955          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
956          */
957         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
958                 return 0;
959
960         /*
961          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
962          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
963          */
964         for_each_online_node(node) {
965                 unsigned long faults;
966                 int dist = node_distance(nid, node);
967
968                 /*
969                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
970                  * for placement; nid was already counted.
971                  */
972                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
973                         continue;
974
975                 /*
976                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
977                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
978                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
979                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
980                  * of each group. Skip other nodes.
981                  */
982                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
983                                         dist > maxdist)
984                         continue;
985
986                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
987                 if (task)
988                         faults = task_faults(p, node);
989                 else
990                         faults = group_faults(p, node);
991
992                 /*
993                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
994                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
995                  * directly connected bounce traffic through intermediate
996                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
997                  * The further away a node is, the less the faults count.
998                  * This seems to result in good task placement.
999                  */
1000                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1001                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1002                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1003                 }
1004
1005                 score += faults;
1006         }
1007
1008         return score;
1009 }
1010
1011 /*
1012  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1013  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1014  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1015  * evenly spread out between numa nodes.
1016  */
1017 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1018                                         int dist)
1019 {
1020         unsigned long faults, total_faults;
1021
1022         if (!p->numa_faults)
1023                 return 0;
1024
1025         total_faults = p->total_numa_faults;
1026
1027         if (!total_faults)
1028                 return 0;
1029
1030         faults = task_faults(p, nid);
1031         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1032
1033         return 1000 * faults / total_faults;
1034 }
1035
1036 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1037                                          int dist)
1038 {
1039         unsigned long faults, total_faults;
1040
1041         if (!p->numa_group)
1042                 return 0;
1043
1044         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1045
1046         if (!total_faults)
1047                 return 0;
1048
1049         faults = group_faults(p, nid);
1050         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1051
1052         return 1000 * faults / total_faults;
1053 }
1054
1055 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1056                                 int src_nid, int dst_cpu)
1057 {
1058         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1059         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1060         int last_cpupid, this_cpupid;
1061
1062         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1063
1064         /*
1065          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1066          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1067          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1068          *
1069          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1070          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1071          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1072          *
1073          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1074          * same result twice in a row, given these samples are fully
1075          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1076          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1077          *
1078          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1079          * act on an unlikely task<->page relation.
1080          */
1081         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1082         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1083                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1084                 return false;
1085
1086         /* Always allow migrate on private faults */
1087         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1088                 return true;
1089
1090         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1091         if (!ng)
1092                 return true;
1093
1094         /*
1095          * Do not migrate if the destination is not a node that
1096          * is actively used by this numa group.
1097          */
1098         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1099                 return false;
1100
1101         /*
1102          * Source is a node that is not actively used by this
1103          * numa group, while the destination is. Migrate.
1104          */
1105         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1106                 return true;
1107
1108         /*
1109          * Both source and destination are nodes in active
1110          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1111          * by migrating from more heavily used groups, to less
1112          * heavily used ones, spreading the load around.
1113          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1114          */
1115         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1116 }
1117
1118 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1119 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1120 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1121 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1122 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1123
1124 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1125 struct numa_stats {
1126         unsigned long nr_running;
1127         unsigned long load;
1128
1129         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1130         unsigned long compute_capacity;
1131
1132         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1133         unsigned long task_capacity;
1134         int has_free_capacity;
1135 };
1136
1137 /*
1138  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1139  */
1140 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1141 {
1142         int smt, cpu, cpus = 0;
1143         unsigned long capacity;
1144
1145         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1146         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1147                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1148
1149                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1150                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1151                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1152
1153                 cpus++;
1154         }
1155
1156         /*
1157          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1158          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1159          * not find this node attractive.
1160          *
1161          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1162          * imbalance and bail there.
1163          */
1164         if (!cpus)
1165                 return;
1166
1167         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1168         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1169         capacity = cpus / smt; /* cores */
1170
1171         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1172                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1173         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1174 }
1175
1176 struct task_numa_env {
1177         struct task_struct *p;
1178
1179         int src_cpu, src_nid;
1180         int dst_cpu, dst_nid;
1181
1182         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1183
1184         int imbalance_pct;
1185         int dist;
1186
1187         struct task_struct *best_task;
1188         long best_imp;
1189         int best_cpu;
1190 };
1191
1192 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1193                              struct task_struct *p, long imp)
1194 {
1195         if (env->best_task)
1196                 put_task_struct(env->best_task);
1197         if (p)
1198                 get_task_struct(p);
1199
1200         env->best_task = p;
1201         env->best_imp = imp;
1202         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1203 }
1204
1205 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1206                                 struct task_numa_env *env)
1207 {
1208         long imb, old_imb;
1209         long orig_src_load, orig_dst_load;
1210         long src_capacity, dst_capacity;
1211
1212         /*
1213          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1214          *
1215          * src_load        dst_load
1216          * ------------ vs ---------
1217          * src_capacity    dst_capacity
1218          */
1219         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1220         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1221
1222         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1223         if (dst_load < src_load)
1224                 swap(dst_load, src_load);
1225
1226         /* Is the difference below the threshold? */
1227         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1228               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1229         if (imb <= 0)
1230                 return false;
1231
1232         /*
1233          * The imbalance is above the allowed threshold.
1234          * Compare it with the old imbalance.
1235          */
1236         orig_src_load = env->src_stats.load;
1237         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1238
1239         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1240                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1241
1242         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1243                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1244
1245         /* Would this change make things worse? */
1246         return (imb > old_imb);
1247 }
1248
1249 /*
1250  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1251  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1252  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1253  * be exchanged with the source task
1254  */
1255 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1256                               long taskimp, long groupimp)
1257 {
1258         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1259         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1260         struct task_struct *cur;
1261         long src_load, dst_load;
1262         long load;
1263         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1264         long moveimp = imp;
1265         int dist = env->dist;
1266
1267         rcu_read_lock();
1268
1269         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1270         cur = dst_rq->curr;
1271         /*
1272          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1273          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1274          * is safe under RCU read lock.
1275          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1276          * put_task_struct() after the last schedule().
1277          */
1278         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1279                 cur = NULL;
1280         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1281
1282         /*
1283          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1284          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1285          */
1286         if (cur == env->p)
1287                 goto unlock;
1288
1289         /*
1290          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1291          * source and destination node. Calculate the total differential for
1292          * the source task and potential destination task. The more negative
1293          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1294          * be incurred if the tasks were swapped.
1295          */
1296         if (cur) {
1297                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1298                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1299                         goto unlock;
1300
1301                 /*
1302                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1303                  * in any group then look only at task weights.
1304                  */
1305                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1306                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1307                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1308                         /*
1309                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1310                          * tasks within a group over tiny differences.
1311                          */
1312                         if (cur->numa_group)
1313                                 imp -= imp/16;
1314                 } else {
1315                         /*
1316                          * Compare the group weights. If a task is all by
1317                          * itself (not part of a group), use the task weight
1318                          * instead.
1319                          */
1320                         if (cur->numa_group)
1321                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1322                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1323                         else
1324                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1325                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1326                 }
1327         }
1328
1329         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1330                 goto unlock;
1331
1332         if (!cur) {
1333                 /* Is there capacity at our destination? */
1334                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1335                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1336                         goto unlock;
1337
1338                 goto balance;
1339         }
1340
1341         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1342         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1343                         dst_rq->nr_running == 1)
1344                 goto assign;
1345
1346         /*
1347          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1348          */
1349 balance:
1350         load = task_h_load(env->p);
1351         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1352         src_load = env->src_stats.load - load;
1353
1354         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1355                 /*
1356                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1357                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1358                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1359                  * so an actually idle CPU will win.
1360                  */
1361                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1362                         imp = moveimp - 1;
1363                         cur = NULL;
1364                         goto assign;
1365                 }
1366         }
1367
1368         if (imp <= env->best_imp)
1369                 goto unlock;
1370
1371         if (cur) {
1372                 load = task_h_load(cur);
1373                 dst_load -= load;
1374                 src_load += load;
1375         }
1376
1377         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1378                 goto unlock;
1379
1380         /*
1381          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1382          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1383          */
1384         if (!cur)
1385                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1386
1387 assign:
1388         task_numa_assign(env, cur, imp);
1389 unlock:
1390         rcu_read_unlock();
1391 }
1392
1393 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1394                                 long taskimp, long groupimp)
1395 {
1396         int cpu;
1397
1398         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1399                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1400                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1401                         continue;
1402
1403                 env->dst_cpu = cpu;
1404                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1405         }
1406 }
1407
1408 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1409 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1410 {
1411         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1412         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1413
1414         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1415                 return false;
1416
1417         /*
1418          * Only consider a task move if the source has a higher load
1419          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1420          *
1421          *      src->load                dst->load
1422          * --------------------- vs ---------------------
1423          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1424          */
1425         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1426
1427             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1428                 return true;
1429
1430         return false;
1431 }
1432
1433 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1434 {
1435         struct task_numa_env env = {
1436                 .p = p,
1437
1438                 .src_cpu = task_cpu(p),
1439                 .src_nid = task_node(p),
1440
1441                 .imbalance_pct = 112,
1442
1443                 .best_task = NULL,
1444                 .best_imp = 0,
1445                 .best_cpu = -1
1446         };
1447         struct sched_domain *sd;
1448         unsigned long taskweight, groupweight;
1449         int nid, ret, dist;
1450         long taskimp, groupimp;
1451
1452         /*
1453          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1454          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1455          *
1456          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1457          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1458          * to satisfy here.
1459          */
1460         rcu_read_lock();
1461         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1462         if (sd)
1463                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1464         rcu_read_unlock();
1465
1466         /*
1467          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1468          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1469          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1470          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1471          */
1472         if (unlikely(!sd)) {
1473                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1474                 return -EINVAL;
1475         }
1476
1477         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1478         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1479         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1480         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1481         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1482         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1483         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1484         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1485
1486         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1487         if (numa_has_capacity(&env))
1488                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1489
1490         /*
1491          * Look at other nodes in these cases:
1492          * - there is no space available on the preferred_nid
1493          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1494          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1495          *   we need to check other locations.
1496          */
1497         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1498                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1499                 for_each_online_node(nid) {
1500                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1501                                 continue;
1502
1503                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1504                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1505                                                 dist != env.dist) {
1506                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1507                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1508                         }
1509
1510                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1511                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1512                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1513                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1514                                 continue;
1515
1516                         env.dist = dist;
1517                         env.dst_nid = nid;
1518                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1519                         if (numa_has_capacity(&env))
1520                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1521                 }
1522         }
1523
1524         /*
1525          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1526          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1527          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1528          * settle down.
1529          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1530          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1531          */
1532         if (p->numa_group) {
1533                 if (env.best_cpu == -1)
1534                         nid = env.src_nid;
1535                 else
1536                         nid = env.dst_nid;
1537
1538                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1539                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1540         }
1541
1542         /* No better CPU than the current one was found. */
1543         if (env.best_cpu == -1)
1544                 return -EAGAIN;
1545
1546         /*
1547          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1548          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1549          */
1550         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1551
1552         if (env.best_task == NULL) {
1553                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1554                 if (ret != 0)
1555                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1556                 return ret;
1557         }
1558
1559         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1560         if (ret != 0)
1561                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1562         put_task_struct(env.best_task);
1563         return ret;
1564 }
1565
1566 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1567 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1568 {
1569         unsigned long interval = HZ;
1570
1571         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1572         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1573                 return;
1574
1575         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1576         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1577         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1578
1579         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1580         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1581                 return;
1582
1583         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1584         task_numa_migrate(p);
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1589  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1590  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1591  * located.
1592  *
1593  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1594  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1595  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1596  * only removed when they drop below 3/16.
1597  */
1598 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1599 {
1600         unsigned long faults, max_faults = 0;
1601         int nid;
1602
1603         for_each_online_node(nid) {
1604                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1605                 if (faults > max_faults)
1606                         max_faults = faults;
1607         }
1608
1609         for_each_online_node(nid) {
1610                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1611                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1612                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1613                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1614                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1615                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1616         }
1617 }
1618
1619 /*
1620  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1621  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1622  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1623  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1624  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1625  */
1626 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1627 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1628
1629 /*
1630  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1631  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1632  * the page accesses are shared with other processes.
1633  * Otherwise, decrease the scan period.
1634  */
1635 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1636                         unsigned long shared, unsigned long private)
1637 {
1638         unsigned int period_slot;
1639         int ratio;
1640         int diff;
1641
1642         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1643         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1644
1645         /*
1646          * If there were no record hinting faults then either the task is
1647          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1648          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1649          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1650          * node is overloaded. In either case, scan slower
1651          */
1652         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1653                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1654                         p->numa_scan_period << 1);
1655
1656                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1657                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1658
1659                 return;
1660         }
1661
1662         /*
1663          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1664          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1665          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1666          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1667          */
1668         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1669         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1670         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1671                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1672                 if (!slot)
1673                         slot = 1;
1674                 diff = slot * period_slot;
1675         } else {
1676                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1677
1678                 /*
1679                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1680                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1681                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1682                  * speaking the intent is that there is little point
1683                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1684                  * simply bounce migrations uselessly
1685                  */
1686                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1687                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1688         }
1689
1690         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1691                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1692         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1693 }
1694
1695 /*
1696  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1697  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1698  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1699  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1700  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1701  */
1702 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1703 {
1704         u64 runtime, delta, now;
1705         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1706         now = p->se.exec_start;
1707         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1708
1709         if (p->last_task_numa_placement) {
1710                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1711                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1712         } else {
1713                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1714                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1715         }
1716
1717         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1718         p->last_task_numa_placement = now;
1719
1720         return delta;
1721 }
1722
1723 /*
1724  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1725  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1726  * otherwise workloads might not converge.
1727  */
1728 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1729 {
1730         nodemask_t nodes;
1731         int dist;
1732
1733         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1734         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1735                 return nid;
1736
1737         /*
1738          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1739          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1740          * both the node itself, and on nearby nodes.
1741          */
1742         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1743                 unsigned long score, max_score = 0;
1744                 int node, max_node = nid;
1745
1746                 dist = sched_max_numa_distance;
1747
1748                 for_each_online_node(node) {
1749                         score = group_weight(p, node, dist);
1750                         if (score > max_score) {
1751                                 max_score = score;
1752                                 max_node = node;
1753                         }
1754                 }
1755                 return max_node;
1756         }
1757
1758         /*
1759          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1760          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1761          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1762          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1763          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1764          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1765          * keep the complexity of the search down.
1766          */
1767         nodes = node_online_map;
1768         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1769                 unsigned long max_faults = 0;
1770                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1771                 int a, b;
1772
1773                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1774                 if (!find_numa_distance(dist))
1775                         continue;
1776
1777                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1778                         unsigned long faults = 0;
1779                         nodemask_t this_group;
1780                         nodes_clear(this_group);
1781
1782                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1783                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1784                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1785                                         faults += group_faults(p, b);
1786                                         node_set(b, this_group);
1787                                         node_clear(b, nodes);
1788                                 }
1789                         }
1790
1791                         /* Remember the top group. */
1792                         if (faults > max_faults) {
1793                                 max_faults = faults;
1794                                 max_group = this_group;
1795                                 /*
1796                                  * subtle: at the smallest distance there is
1797                                  * just one node left in each "group", the
1798                                  * winner is the preferred nid.
1799                                  */
1800                                 nid = a;
1801                         }
1802                 }
1803                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1804                 if (!max_faults)
1805                         break;
1806                 nodes = max_group;
1807         }
1808         return nid;
1809 }
1810
1811 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1812 {
1813         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1814         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1815         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1816         unsigned long total_faults;
1817         u64 runtime, period;
1818         spinlock_t *group_lock = NULL;
1819
1820         /*
1821          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1822          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1823          * that the field is read in a single access:
1824          */
1825         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1826         if (p->numa_scan_seq == seq)
1827                 return;
1828         p->numa_scan_seq = seq;
1829         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1830
1831         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1832                        p->numa_faults_locality[1];
1833         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1834
1835         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1836         if (p->numa_group) {
1837                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1838                 spin_lock_irq(group_lock);
1839         }
1840
1841         /* Find the node with the highest number of faults */
1842         for_each_online_node(nid) {
1843                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1844                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1845                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1846                 int priv;
1847
1848                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1849                         long diff, f_diff, f_weight;
1850
1851                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1852                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1853                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1854                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1855
1856                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1857                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1858                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1859                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1860
1861                         /*
1862                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1863                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1864                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1865                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1866                          * faults are less important.
1867                          */
1868                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1869                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1870                                    (total_faults + 1);
1871                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1872                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1873
1874                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1875                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1876                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1877                         p->total_numa_faults += diff;
1878                         if (p->numa_group) {
1879                                 /*
1880                                  * safe because we can only change our own group
1881                                  *
1882                                  * mem_idx represents the offset for a given
1883                                  * nid and priv in a specific region because it
1884                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1885                                  */
1886                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1887                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1888                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1889                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1890                         }
1891                 }
1892
1893                 if (faults > max_faults) {
1894                         max_faults = faults;
1895                         max_nid = nid;
1896                 }
1897
1898                 if (group_faults > max_group_faults) {
1899                         max_group_faults = group_faults;
1900                         max_group_nid = nid;
1901                 }
1902         }
1903
1904         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1905
1906         if (p->numa_group) {
1907                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1908                 spin_unlock_irq(group_lock);
1909                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1910         }
1911
1912         if (max_faults) {
1913                 /* Set the new preferred node */
1914                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1915                         sched_setnuma(p, max_nid);
1916
1917                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1918                         numa_migrate_preferred(p);
1919         }
1920 }
1921
1922 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1923 {
1924         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1925 }
1926
1927 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1928 {
1929         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1930                 kfree_rcu(grp, rcu);
1931 }
1932
1933 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1934                         int *priv)
1935 {
1936         struct numa_group *grp, *my_grp;
1937         struct task_struct *tsk;
1938         bool join = false;
1939         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1940         int i;
1941
1942         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1943                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1944                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1945
1946                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1947                 if (!grp)
1948                         return;
1949
1950                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1951                 spin_lock_init(&grp->lock);
1952                 grp->gid = p->pid;
1953                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1954                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1955                                                 nr_node_ids;
1956
1957                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1958
1959                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1960                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1961
1962                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1963
1964                 grp->nr_tasks++;
1965                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1966         }
1967
1968         rcu_read_lock();
1969         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1970
1971         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1972                 goto no_join;
1973
1974         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1975         if (!grp)
1976                 goto no_join;
1977
1978         my_grp = p->numa_group;
1979         if (grp == my_grp)
1980                 goto no_join;
1981
1982         /*
1983          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1984          * the other task will join us.
1985          */
1986         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1987                 goto no_join;
1988
1989         /*
1990          * Tie-break on the grp address.
1991          */
1992         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1993                 goto no_join;
1994
1995         /* Always join threads in the same process. */
1996         if (tsk->mm == current->mm)
1997                 join = true;
1998
1999         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2000         if (flags & TNF_SHARED)
2001                 join = true;
2002
2003         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2004         *priv = !join;
2005
2006         if (join && !get_numa_group(grp))
2007                 goto no_join;
2008
2009         rcu_read_unlock();
2010
2011         if (!join)
2012                 return;
2013
2014         BUG_ON(irqs_disabled());
2015         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2016
2017         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2018                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2019                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2020         }
2021         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2022         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2023
2024         my_grp->nr_tasks--;
2025         grp->nr_tasks++;
2026
2027         spin_unlock(&my_grp->lock);
2028         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2029
2030         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2031
2032         put_numa_group(my_grp);
2033         return;
2034
2035 no_join:
2036         rcu_read_unlock();
2037         return;
2038 }
2039
2040 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2041 {
2042         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2043         void *numa_faults = p->numa_faults;
2044         unsigned long flags;
2045         int i;
2046
2047         if (grp) {
2048                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2049                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2050                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2051                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2052
2053                 grp->nr_tasks--;
2054                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2055                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2056                 put_numa_group(grp);
2057         }
2058
2059         p->numa_faults = NULL;
2060         kfree(numa_faults);
2061 }
2062
2063 /*
2064  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2065  */
2066 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2067 {
2068         struct task_struct *p = current;
2069         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2070         int cpu_node = task_node(current);
2071         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2072         int priv;
2073
2074         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2075                 return;
2076
2077         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2078         if (!p->mm)
2079                 return;
2080
2081         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2082         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2083                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2084                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2085
2086                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2087                 if (!p->numa_faults)
2088                         return;
2089
2090                 p->total_numa_faults = 0;
2091                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2092         }
2093
2094         /*
2095          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2096          * to be private if the accessing pid has not changed
2097          */
2098         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2099                 priv = 1;
2100         } else {
2101                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2102                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2103                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2104         }
2105
2106         /*
2107          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2108          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2109          * actively using should be counted as local. This allows the
2110          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2111          */
2112         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2113                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2114                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2115                 local = 1;
2116
2117         task_numa_placement(p);
2118
2119         /*
2120          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2121          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2122          */
2123         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2124                 numa_migrate_preferred(p);
2125
2126         if (migrated)
2127                 p->numa_pages_migrated += pages;
2128         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2129                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2130
2131         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2132         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2133         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2134 }
2135
2136 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2137 {
2138         /*
2139          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2140          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2141          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2142          * much of an issue though, since this is just used for
2143          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2144          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2145          */
2146         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2147         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2148 }
2149
2150 /*
2151  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2152  * Triggered from task_tick_numa().
2153  */
2154 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2155 {
2156         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2157         struct task_struct *p = current;
2158         struct mm_struct *mm = p->mm;
2159         struct vm_area_struct *vma;
2160         unsigned long start, end;
2161         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2162         long pages, virtpages;
2163
2164         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2165
2166         work->next = work; /* protect against double add */
2167         /*
2168          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2169          *
2170          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2171          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2172          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2173          * work.
2174          */
2175         if (p->flags & PF_EXITING)
2176                 return;
2177
2178         if (!mm->numa_next_scan) {
2179                 mm->numa_next_scan = now +
2180                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2181         }
2182
2183         /*
2184          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2185          */
2186         migrate = mm->numa_next_scan;
2187         if (time_before(now, migrate))
2188                 return;
2189
2190         if (p->numa_scan_period == 0) {
2191                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2192                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2193         }
2194
2195         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2196         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2197                 return;
2198
2199         /*
2200          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2201          * the next time around.
2202          */
2203         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2204
2205         start = mm->numa_scan_offset;
2206         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2207         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2208         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2209         if (!pages)
2210                 return;
2211
2212
2213         down_read(&mm->mmap_sem);
2214         vma = find_vma(mm, start);
2215         if (!vma) {
2216                 reset_ptenuma_scan(p);
2217                 start = 0;
2218                 vma = mm->mmap;
2219         }
2220         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2221                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2222                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2223                         continue;
2224                 }
2225
2226                 /*
2227                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2228                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2229                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2230                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2231                  */
2232                 if (!vma->vm_mm ||
2233                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2234                         continue;
2235
2236                 /*
2237                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2238                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2239                  */
2240                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2241                         continue;
2242
2243                 do {
2244                         start = max(start, vma->vm_start);
2245                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2246                         end = min(end, vma->vm_end);
2247                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2248
2249                         /*
2250                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2251                          * hpages that have at least one present PTE that
2252                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2253                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2254                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2255                          * areas faster.
2256                          */
2257                         if (nr_pte_updates)
2258                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2259                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2260
2261                         start = end;
2262                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2263                                 goto out;
2264
2265                         cond_resched();
2266                 } while (end != vma->vm_end);
2267         }
2268
2269 out:
2270         /*
2271          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2272          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2273          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2274          * scanner to the start so check it now.
2275          */
2276         if (vma)
2277                 mm->numa_scan_offset = start;
2278         else
2279                 reset_ptenuma_scan(p);
2280         up_read(&mm->mmap_sem);
2281 }
2282
2283 /*
2284  * Drive the periodic memory faults..
2285  */
2286 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2287 {
2288         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2289         u64 period, now;
2290
2291         /*
2292          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2293          */
2294         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2295                 return;
2296
2297         /*
2298          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2299          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2300          * task needs to have done some actual work before we bother with
2301          * NUMA placement.
2302          */
2303         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2304         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2305
2306         if (now > curr->node_stamp + period) {
2307                 if (!curr->node_stamp)
2308                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2309                 curr->node_stamp += period;
2310
2311                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2312                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2313                         task_work_add(curr, work, true);
2314                 }
2315         }
2316 }
2317 #else
2318 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2319 {
2320 }
2321
2322 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2323 {
2324 }
2325
2326 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2327 {
2328 }
2329 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2330
2331 static void
2332 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2333 {
2334         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2335         if (!parent_entity(se))
2336                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2337 #ifdef CONFIG_SMP
2338         if (entity_is_task(se)) {
2339                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2340
2341                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2342                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2343         }
2344 #endif
2345         cfs_rq->nr_running++;
2346 }
2347
2348 static void
2349 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2350 {
2351         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2352         if (!parent_entity(se))
2353                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2354         if (entity_is_task(se)) {
2355                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2356                 list_del_init(&se->group_node);
2357         }
2358         cfs_rq->nr_running--;
2359 }
2360
2361 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2362 # ifdef CONFIG_SMP
2363 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2364 {
2365         long tg_weight;
2366
2367         /*
2368          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2369          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2370          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2371          */
2372         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2373         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2374         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2375
2376         return tg_weight;
2377 }
2378
2379 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2380 {
2381         long tg_weight, load, shares;
2382
2383         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2384         load = cfs_rq->load.weight;
2385
2386         shares = (tg->shares * load);
2387         if (tg_weight)
2388                 shares /= tg_weight;
2389
2390         if (shares < MIN_SHARES)
2391                 shares = MIN_SHARES;
2392         if (shares > tg->shares)
2393                 shares = tg->shares;
2394
2395         return shares;
2396 }
2397 # else /* CONFIG_SMP */
2398 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2399 {
2400         return tg->shares;
2401 }
2402 # endif /* CONFIG_SMP */
2403 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2404                             unsigned long weight)
2405 {
2406         if (se->on_rq) {
2407                 /* commit outstanding execution time */
2408                 if (cfs_rq->curr == se)
2409                         update_curr(cfs_rq);
2410                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2411         }
2412
2413         update_load_set(&se->load, weight);
2414
2415         if (se->on_rq)
2416                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2417 }
2418
2419 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2420
2421 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2422 {
2423         struct task_group *tg;
2424         struct sched_entity *se;
2425         long shares;
2426
2427         tg = cfs_rq->tg;
2428         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2429         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2430                 return;
2431 #ifndef CONFIG_SMP
2432         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2433                 return;
2434 #endif
2435         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2436
2437         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2438 }
2439 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2440 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2441 {
2442 }
2443 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2444
2445 #ifdef CONFIG_SMP
2446 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2447 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2448         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2449         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2450         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2451         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2452         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2453         0x85aac367, 0x82cd8698,
2454 };
2455
2456 /*
2457  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2458  * over-estimates when re-combining.
2459  */
2460 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2461             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2462          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2463         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2464 };
2465
2466 /*
2467  * Approximate:
2468  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2469  */
2470 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2471 {
2472         unsigned int local_n;
2473
2474         if (!n)
2475                 return val;
2476         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2477                 return 0;
2478
2479         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2480         local_n = n;
2481
2482         /*
2483          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2484          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2485          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2486          *
2487          * To achieve constant time decay_load.
2488          */
2489         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2490                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2491                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2492         }
2493
2494         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2495         return val;
2496 }
2497
2498 /*
2499  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2500  * average will be: \Sum 1024*y^n
2501  *
2502  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2503  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2504  */
2505 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2506 {
2507         u32 contrib = 0;
2508
2509         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2510                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2511         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2512                 return LOAD_AVG_MAX;
2513
2514         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2515         do {
2516                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2517                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2518
2519                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2520         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2521
2522         contrib = decay_load(contrib, n);
2523         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2524 }
2525
2526 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2527 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2528 #endif
2529
2530 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2531
2532 /*
2533  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2534  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2535  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2536  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2537  *
2538  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2539  *      p0            p1           p2
2540  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2541  *
2542  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2543  *
2544  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2545  * following representation of historical load:
2546  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2547  *
2548  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2549  *   y^32 = 0.5
2550  *
2551  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2552  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2553  * (u_0).
2554  *
2555  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2556  * sum again by y is sufficient to update:
2557  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2558  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2559  */
2560 static __always_inline int
2561 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2562                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2563 {
2564         u64 delta, scaled_delta, periods;
2565         u32 contrib;
2566         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2567         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2568
2569         delta = now - sa->last_update_time;
2570         /*
2571          * This should only happen when time goes backwards, which it
2572          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2573          */
2574         if ((s64)delta < 0) {
2575                 sa->last_update_time = now;
2576                 return 0;
2577         }
2578
2579         /*
2580          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2581          * approximation of 1us and fast to compute.
2582          */
2583         delta >>= 10;
2584         if (!delta)
2585                 return 0;
2586         sa->last_update_time = now;
2587
2588         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2589         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2590         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2591
2592         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2593         delta_w = sa->period_contrib;
2594         if (delta + delta_w >= 1024) {
2595                 decayed = 1;
2596
2597                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2598                 sa->period_contrib = 0;
2599
2600                 /*
2601                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2602                  * out how much from delta we need to complete the current
2603                  * period and accrue it.
2604                  */
2605                 delta_w = 1024 - delta_w;
2606                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2607                 if (weight) {
2608                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2609                         if (cfs_rq) {
2610                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2611                                                 weight * scaled_delta_w;
2612                         }
2613                 }
2614                 if (running)
2615                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2616
2617                 delta -= delta_w;
2618
2619                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2620                 periods = delta / 1024;
2621                 delta %= 1024;
2622
2623                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2624                 if (cfs_rq) {
2625                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2626                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2627                 }
2628                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2629
2630                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2631                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2632                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2633                 if (weight) {
2634                         sa->load_sum += weight * contrib;
2635                         if (cfs_rq)
2636                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2637                 }
2638                 if (running)
2639                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2640         }
2641
2642         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2643         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2644         if (weight) {
2645                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2646                 if (cfs_rq)
2647                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2648         }
2649         if (running)
2650                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2651
2652         sa->period_contrib += delta;
2653
2654         if (decayed) {
2655                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2656                 if (cfs_rq) {
2657                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2658                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2659                 }
2660                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2661         }
2662
2663         return decayed;
2664 }
2665
2666 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2667 /*
2668  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2669  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2670  */
2671 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2672 {
2673         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2674
2675         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2676                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2677                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2678         }
2679 }
2680
2681 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2682 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2683 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2684
2685 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2686
2687 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2688 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2689 {
2690         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2691         int decayed, removed = 0;
2692
2693         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2694                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2695                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2696                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2697                 removed = 1;
2698         }
2699
2700         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2701                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2702                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2703                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2704         }
2705
2706         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2707                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2708
2709 #ifndef CONFIG_64BIT
2710         smp_wmb();
2711         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2712 #endif
2713
2714         return decayed || removed;
2715 }
2716
2717 /* Update task and its cfs_rq load average */
2718 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2719 {
2720         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2721         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2722         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2723
2724         /*
2725          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2726          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2727          */
2728         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2729                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2730                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2731
2732         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2733                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2734 }
2735
2736 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2737 {
2738         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2739                 goto skip_aging;
2740
2741         /*
2742          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2743          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2744          */
2745         if (se->avg.last_update_time) {
2746                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2747                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2748
2749                 /*
2750                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2751                  * absent from the fair class for too long.
2752                  */
2753         }
2754
2755 skip_aging:
2756         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2757         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2758         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2759         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2760         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2761 }
2762
2763 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2764 {
2765         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2766                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2767                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2768
2769         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2770         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2771         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2772         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2773 }
2774
2775 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2776 static inline void
2777 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2778 {
2779         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2780         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2781         int migrated, decayed;
2782
2783         migrated = !sa->last_update_time;
2784         if (!migrated) {
2785                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2786                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2787                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2788         }
2789
2790         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2791
2792         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2793         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2794
2795         if (migrated)
2796                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2797
2798         if (decayed || migrated)
2799                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2800 }
2801
2802 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2803 static inline void
2804 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2805 {
2806         update_load_avg(se, 1);
2807
2808         cfs_rq->runnable_load_avg =
2809                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2810         cfs_rq->runnable_load_sum =
2811                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2812 }
2813
2814 #ifndef CONFIG_64BIT
2815 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2816 {
2817         u64 last_update_time_copy;
2818         u64 last_update_time;
2819
2820         do {
2821                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2822                 smp_rmb();
2823                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2824         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2825
2826         return last_update_time;
2827 }
2828 #else
2829 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2830 {
2831         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2832 }
2833 #endif
2834
2835 /*
2836  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2837  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2838  */
2839 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2840 {
2841         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2842         u64 last_update_time;
2843
2844         /*
2845          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2846          * from its (source) cfs_rq
2847          */
2848         if (se->avg.last_update_time == 0)
2849                 return;
2850
2851         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2852
2853         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2854         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2855         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2856 }
2857
2858 /*
2859  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2860  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2861  * be the only way to update the runnable statistic.
2862  */
2863 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2864 {
2865 }
2866
2867 /*
2868  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2869  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2870  * be the only way to update the runnable statistic.
2871  */
2872 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2873 {
2874 }
2875
2876 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2877 {
2878         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2879 }
2880
2881 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2882 {
2883         return cfs_rq->avg.load_avg;
2884 }
2885
2886 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2887
2888 #else /* CONFIG_SMP */
2889
2890 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2891 static inline void
2892 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2893 static inline void
2894 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2895 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2896
2897 static inline void
2898 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2899 static inline void
2900 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2901
2902 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2903 {
2904         return 0;
2905 }
2906
2907 #endif /* CONFIG_SMP */
2908
2909 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2910 {
2911 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2912         struct task_struct *tsk = NULL;
2913
2914         if (entity_is_task(se))
2915                 tsk = task_of(se);
2916
2917         if (se->statistics.sleep_start) {
2918                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2919
2920                 if ((s64)delta < 0)
2921                         delta = 0;
2922
2923                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2924                         se->statistics.sleep_max = delta;
2925
2926                 se->statistics.sleep_start = 0;
2927                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2928
2929                 if (tsk) {
2930                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2931                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2932                 }
2933         }
2934         if (se->statistics.block_start) {
2935                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2936
2937                 if ((s64)delta < 0)
2938                         delta = 0;
2939
2940                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2941                         se->statistics.block_max = delta;
2942
2943                 se->statistics.block_start = 0;
2944                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2945
2946                 if (tsk) {
2947                         if (tsk->in_iowait) {
2948                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2949                                 se->statistics.iowait_count++;
2950                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2951                         }
2952
2953                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2954
2955                         /*
2956                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2957                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2958                          * amount of time that the task spent sleeping:
2959                          */
2960                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2961                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2962                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2963                                                 delta >> 20);
2964                         }
2965                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2966                 }
2967         }
2968 #endif
2969 }
2970
2971 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2972 {
2973 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2974         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2975
2976         if (d < 0)
2977                 d = -d;
2978
2979         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2980                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2981 #endif
2982 }
2983
2984 static void
2985 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2986 {
2987         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2988
2989         /*
2990          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2991          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2992          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2993          * stays open at the end.
2994          */
2995         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2996                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2997
2998         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2999         if (!initial) {
3000                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3001
3002                 /*
3003                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3004                  * for a gentler effect of sleepers:
3005                  */
3006                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3007                         thresh >>= 1;
3008
3009                 vruntime -= thresh;
3010         }
3011
3012         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3013         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3014 }
3015
3016 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3017
3018 static void
3019 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3020 {
3021         /*
3022          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3023          * through calling update_curr().
3024          */
3025         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3026                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3027
3028         /*
3029          * Update run-time statistics of the 'current'.
3030          */
3031         update_curr(cfs_rq);
3032         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3033         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3034         update_cfs_shares(cfs_rq);
3035
3036         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3037                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3038                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3039         }
3040
3041         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3042         check_spread(cfs_rq, se);
3043         if (se != cfs_rq->curr)
3044                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3045         se->on_rq = 1;
3046
3047         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3048                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3049                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3050         }
3051 }
3052
3053 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3054 {
3055         for_each_sched_entity(se) {
3056                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3057                 if (cfs_rq->last != se)
3058                         break;
3059
3060                 cfs_rq->last = NULL;
3061         }
3062 }
3063
3064 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3065 {
3066         for_each_sched_entity(se) {
3067                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3068                 if (cfs_rq->next != se)
3069                         break;
3070
3071                 cfs_rq->next = NULL;
3072         }
3073 }
3074
3075 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3076 {
3077         for_each_sched_entity(se) {
3078                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3079                 if (cfs_rq->skip != se)
3080                         break;
3081
3082                 cfs_rq->skip = NULL;
3083         }
3084 }
3085
3086 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3087 {
3088         if (cfs_rq->last == se)
3089                 __clear_buddies_last(se);
3090
3091         if (cfs_rq->next == se)
3092                 __clear_buddies_next(se);
3093
3094         if (cfs_rq->skip == se)
3095                 __clear_buddies_skip(se);
3096 }
3097
3098 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3099
3100 static void
3101 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3102 {
3103         /*
3104          * Update run-time statistics of the 'current'.
3105          */
3106         update_curr(cfs_rq);
3107         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3108
3109         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3110         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3111 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3112                 if (entity_is_task(se)) {
3113                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3114
3115                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3116                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3117                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3118                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3119                 }
3120 #endif
3121         }
3122
3123         clear_buddies(cfs_rq, se);
3124
3125         if (se != cfs_rq->curr)
3126                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3127         se->on_rq = 0;
3128         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3129
3130         /*
3131          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3132          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3133          * movement in our normalized position.
3134          */
3135         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3136                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3137
3138         /* return excess runtime on last dequeue */
3139         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3140
3141         update_min_vruntime(cfs_rq);
3142         update_cfs_shares(cfs_rq);
3143 }
3144
3145 /*
3146  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3147  */
3148 static void
3149 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3150 {
3151         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3152         struct sched_entity *se;
3153         s64 delta;
3154
3155         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3156         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3157         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3158                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3159                 /*
3160                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3161                  * re-elected due to buddy favours.
3162                  */
3163                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3164                 return;
3165         }
3166
3167         /*
3168          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3169          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3170          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3171          */
3172         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3173                 return;
3174
3175         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3176         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3177
3178         if (delta < 0)
3179                 return;
3180
3181         if (delta > ideal_runtime)
3182                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3183 }
3184
3185 static void
3186 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3187 {
3188         /* 'current' is not kept within the tree. */
3189         if (se->on_rq) {
3190                 /*
3191                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3192                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3193                  * runqueue.
3194                  */
3195                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3196                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3197                 update_load_avg(se, 1);
3198         }
3199
3200         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3201         cfs_rq->curr = se;
3202 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3203         /*
3204          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3205          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3206          * when there are only lesser-weight tasks around):
3207          */
3208         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3209                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3210                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3211         }
3212 #endif
3213         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3214 }
3215
3216 static int
3217 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3218
3219 /*
3220  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3221  * 1) keep things fair between processes/task groups
3222  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3223  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3224  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3225  */
3226 static struct sched_entity *
3227 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3228 {
3229         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3230         struct sched_entity *se;
3231
3232         /*
3233          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3234          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3235          */
3236         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3237                 left = curr;
3238
3239         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3240
3241         /*
3242          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3243          * be done without getting too unfair.
3244          */
3245         if (cfs_rq->skip == se) {
3246                 struct sched_entity *second;
3247
3248                 if (se == curr) {
3249                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3250                 } else {
3251                         second = __pick_next_entity(se);
3252                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3253                                 second = curr;
3254                 }
3255
3256                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3257                         se = second;
3258         }
3259
3260         /*
3261          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3262          */
3263         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3264                 se = cfs_rq->last;
3265
3266         /*
3267          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3268          */
3269         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3270                 se = cfs_rq->next;
3271
3272         clear_buddies(cfs_rq, se);
3273
3274         return se;
3275 }
3276
3277 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3278
3279 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3280 {
3281         /*
3282          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3283          * was not called and update_curr() has to be done:
3284          */
3285         if (prev->on_rq)
3286                 update_curr(cfs_rq);
3287
3288         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3289         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3290
3291         check_spread(cfs_rq, prev);
3292         if (prev->on_rq) {
3293                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3294                 /* Put 'current' back into the tree. */
3295                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3296                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3297                 update_load_avg(prev, 0);
3298         }
3299         cfs_rq->curr = NULL;
3300 }
3301
3302 static void
3303 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3304 {
3305         /*
3306          * Update run-time statistics of the 'current'.
3307          */
3308         update_curr(cfs_rq);
3309
3310         /*
3311          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3312          */
3313         update_load_avg(curr, 1);
3314         update_cfs_shares(cfs_rq);
3315
3316 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3317         /*
3318          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3319          * validating it and just reschedule.
3320          */
3321         if (queued) {
3322                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3323                 return;
3324         }
3325         /*
3326          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3327          */
3328         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3329                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3330                 return;
3331 #endif
3332
3333         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3334                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3335 }
3336
3337
3338 /**************************************************
3339  * CFS bandwidth control machinery
3340  */
3341
3342 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3343
3344 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3345 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3346
3347 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3348 {
3349         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3350 }
3351
3352 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3353 {
3354         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3355 }
3356
3357 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3358 {
3359         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3360 }
3361 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3362 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3363 {
3364         return true;
3365 }
3366
3367 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3368 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3369 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3370
3371 /*
3372  * default period for cfs group bandwidth.
3373  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3374  */
3375 static inline u64 default_cfs_period(void)
3376 {
3377         return 100000000ULL;
3378 }
3379
3380 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3381 {
3382         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3383 }
3384
3385 /*
3386  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3387  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3388  * additional synchronization around rq->lock.
3389  *
3390  * requires cfs_b->lock
3391  */
3392 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3393 {
3394         u64 now;
3395
3396         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3397                 return;
3398
3399         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3400         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3401         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3402 }
3403
3404 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3405 {
3406         return &tg->cfs_bandwidth;
3407 }
3408
3409 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3410 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3411 {
3412         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3413                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3414
3415         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3416 }
3417
3418 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3419 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3420 {
3421         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3422         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3423         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3424
3425         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3426         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3427
3428         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3429         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3430                 amount = min_amount;
3431         else {
3432                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3433
3434                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3435                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3436                         cfs_b->runtime -= amount;
3437                         cfs_b->idle = 0;
3438                 }
3439         }
3440         expires = cfs_b->runtime_expires;
3441         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3442
3443         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3444         /*
3445          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3446          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3447          * issued.
3448          */
3449         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3450                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3451
3452         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3453 }
3454
3455 /*
3456  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3457  * fact that rq->clock snapshots this value.
3458  */
3459 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3460 {
3461         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3462
3463         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3464         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3465                 return;
3466
3467         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3468                 return;
3469
3470         /*
3471          * If the local deadline has passed we have to consider the
3472          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3473          * has not truly expired.
3474          *
3475          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3476          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3477          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3478          * exact equality, so a partial write will still work.
3479          */
3480
3481         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3482                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3483                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3484         } else {
3485                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3486                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3487         }
3488 }
3489
3490 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3491 {
3492         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3493         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3494         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3495
3496         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3497                 return;
3498
3499         /*
3500          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3501          * hierarchy can be throttled
3502          */
3503         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3504                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3505 }
3506
3507 static __always_inline
3508 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3509 {
3510         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3511                 return;
3512
3513         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3514 }
3515
3516 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3517 {
3518         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3519 }
3520
3521 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3522 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3523 {
3524         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3525 }
3526
3527 /*
3528  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3529  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3530  * load-balance operations.
3531  */
3532 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3533                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3534 {
3535         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3536
3537         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3538         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3539
3540         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3541                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3542 }
3543
3544 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3545 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3546 {
3547         struct rq *rq = data;
3548         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3549
3550         cfs_rq->throttle_count--;
3551 #ifdef CONFIG_SMP
3552         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3553                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3554                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3555                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3556         }
3557 #endif
3558
3559         return 0;
3560 }
3561
3562 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3563 {
3564         struct rq *rq = data;
3565         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3566
3567         /* group is entering throttled state, stop time */
3568         if (!cfs_rq->throttle_count)
3569                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3570         cfs_rq->throttle_count++;
3571
3572         return 0;
3573 }
3574
3575 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3576 {
3577         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3578         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3579         struct sched_entity *se;
3580         long task_delta, dequeue = 1;
3581         bool empty;
3582
3583         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3584
3585         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3586         rcu_read_lock();
3587         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3588         rcu_read_unlock();
3589
3590         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3591         for_each_sched_entity(se) {
3592                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3593                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3594                 if (!se->on_rq)
3595                         break;
3596
3597                 if (dequeue)
3598                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3599                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3600
3601                 if (qcfs_rq->load.weight)
3602                         dequeue = 0;
3603         }
3604
3605         if (!se)
3606                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3607
3608         cfs_rq->throttled = 1;
3609         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3610         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3611         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3612
3613         /*
3614          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3615          * distribute_cfs_runtime will not see us
3616          */
3617         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3618
3619         /*
3620          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3621          * timer is running.
3622          */
3623         if (empty)
3624                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3625
3626         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3627 }
3628
3629 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3630 {
3631         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3632         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3633         struct sched_entity *se;
3634         int enqueue = 1;
3635         long task_delta;
3636
3637         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3638
3639         cfs_rq->throttled = 0;
3640
3641         update_rq_clock(rq);
3642
3643         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3644         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3645         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3646         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3647
3648         /* update hierarchical throttle state */
3649         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3650
3651         if (!cfs_rq->load.weight)
3652                 return;
3653
3654         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3655         for_each_sched_entity(se) {
3656                 if (se->on_rq)
3657                         enqueue = 0;
3658
3659                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3660                 if (enqueue)
3661                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3662                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3663
3664                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3665                         break;
3666         }
3667
3668         if (!se)
3669                 add_nr_running(rq, task_delta);
3670
3671         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3672         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3673                 resched_curr(rq);
3674 }
3675
3676 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3677                 u64 remaining, u64 expires)
3678 {
3679         struct cfs_rq *cfs_rq;
3680         u64 runtime;
3681         u64 starting_runtime = remaining;
3682
3683         rcu_read_lock();
3684         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3685                                 throttled_list) {
3686                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3687
3688                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3689                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3690                         goto next;
3691
3692                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3693                 if (runtime > remaining)
3694                         runtime = remaining;
3695                 remaining -= runtime;
3696
3697                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3698                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3699
3700                 /* we check whether we're throttled above */
3701                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3702                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3703
3704 next:
3705                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3706
3707                 if (!remaining)
3708                         break;
3709         }
3710         rcu_read_unlock();
3711
3712         return starting_runtime - remaining;
3713 }
3714
3715 /*
3716  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3717  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3718  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3719  * used to track this state.
3720  */
3721 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3722 {
3723         u64 runtime, runtime_expires;
3724         int throttled;
3725
3726         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3727         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3728                 goto out_deactivate;
3729
3730         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3731         cfs_b->nr_periods += overrun;
3732
3733         /*
3734          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3735          * we're going inactive then everything else can be deferred
3736          */
3737         if (cfs_b->idle && !throttled)
3738                 goto out_deactivate;
3739
3740         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3741
3742         if (!throttled) {
3743                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3744                 cfs_b->idle = 1;
3745                 return 0;
3746         }
3747
3748         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3749         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3750
3751         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3752
3753         /*
3754          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3755          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3756          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3757          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3758          * only by limited amounts in that extreme case.
3759          */
3760         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3761                 runtime = cfs_b->runtime;
3762                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3763                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3764                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3765                                                  runtime_expires);
3766                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3767
3768                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3769
3770                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3771         }
3772
3773         /*
3774          * While we are ensured activity in the period following an
3775          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3776          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3777          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3778          */
3779         cfs_b->idle = 0;
3780
3781         return 0;
3782
3783 out_deactivate:
3784         return 1;
3785 }
3786
3787 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3788 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3789 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3790 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3791 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3792 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3793
3794 /*
3795  * Are we near the end of the current quota period?
3796  *
3797  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3798  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3799  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3800  */
3801 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3802 {
3803         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3804         u64 remaining;
3805
3806         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3807         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3808                 return 1;
3809
3810         /* is a quota refresh about to occur? */
3811         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3812         if (remaining < min_expire)
3813                 return 1;
3814
3815         return 0;
3816 }
3817
3818 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3819 {
3820         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3821
3822         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3823         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3824                 return;
3825
3826         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3827                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3828                         HRTIMER_MODE_REL);
3829 }
3830
3831 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3832 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3833 {
3834         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3835         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3836
3837         if (slack_runtime <= 0)
3838                 return;
3839
3840         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3841         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3842             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3843                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3844
3845                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3846                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3847                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3848                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3849         }
3850         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3851
3852         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3853         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3854 }
3855
3856 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3857 {
3858         if (!cfs_bandwidth_used())
3859                 return;
3860
3861         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3862                 return;
3863
3864         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3865 }
3866
3867 /*
3868  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3869  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3870  */
3871 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3872 {
3873         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3874         u64 expires;
3875
3876         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3877         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3878         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3879                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3880                 return;
3881         }
3882
3883         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3884                 runtime = cfs_b->runtime;
3885
3886         expires = cfs_b->runtime_expires;
3887         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3888
3889         if (!runtime)
3890                 return;
3891
3892         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3893
3894         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3895         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3896                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3897         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3898 }
3899
3900 /*
3901  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3902  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3903  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3904  */
3905 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3906 {
3907         if (!cfs_bandwidth_used())
3908                 return;
3909
3910         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3911         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3912                 return;
3913
3914         /* ensure the group is not already throttled */
3915         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3916                 return;
3917
3918         /* update runtime allocation */
3919         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3920         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3921                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3922 }
3923
3924 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3925 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3926 {
3927         if (!cfs_bandwidth_used())
3928                 return false;
3929
3930         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3931                 return false;
3932
3933         /*
3934          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3935          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3936          */
3937         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3938                 return true;
3939
3940         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3941         return true;
3942 }
3943
3944 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3945 {
3946         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3947                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3948
3949         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3950
3951         return HRTIMER_NORESTART;
3952 }
3953
3954 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3955 {
3956         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3957                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3958         int overrun;
3959         int idle = 0;
3960
3961         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3962         for (;;) {
3963                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3964                 if (!overrun)
3965                         break;
3966
3967                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3968         }
3969         if (idle)
3970                 cfs_b->period_active = 0;
3971         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3972
3973         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3974 }
3975
3976 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3977 {
3978         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3979         cfs_b->runtime = 0;
3980         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3981         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3982
3983         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3984         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3985         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3986         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3987         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3988 }
3989
3990 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3991 {
3992         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3993         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3994 }
3995
3996 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3997 {
3998         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
3999
4000         if (!cfs_b->period_active) {
4001                 cfs_b->period_active = 1;
4002                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4003                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4004         }
4005 }
4006
4007 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4008 {
4009         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4010         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4011                 return;
4012
4013         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4014         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4015 }
4016
4017 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4018 {
4019         struct cfs_rq *cfs_rq;
4020
4021         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4022                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4023
4024                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4025                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4026                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4027         }
4028 }
4029
4030 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4031 {
4032         struct cfs_rq *cfs_rq;
4033
4034         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4035                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4036                         continue;
4037
4038                 /*
4039                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4040                  * there's some valid quota amount
4041                  */
4042                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4043                 /*
4044                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4045                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4046                  */
4047                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4048
4049                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4050                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4051         }
4052 }
4053
4054 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4055 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4056 {
4057         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4058 }
4059
4060 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4061 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4062 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4063 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4064
4065 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4066 {
4067         return 0;
4068 }
4069
4070 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4071 {
4072         return 0;
4073 }
4074
4075 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4076                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4077 {
4078         return 0;
4079 }
4080
4081 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4082
4083 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4084 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4085 #endif
4086
4087 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4088 {
4089         return NULL;
4090 }
4091 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4092 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4093 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4094
4095 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4096
4097 /**************************************************
4098  * CFS operations on tasks:
4099  */
4100
4101 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4102 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4103 {
4104         struct sched_entity *se = &p->se;
4105         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4106
4107         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4108
4109         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4110                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4111                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4112                 s64 delta = slice - ran;
4113
4114                 if (delta < 0) {
4115                         if (rq->curr == p)
4116                                 resched_curr(rq);
4117                         return;
4118                 }
4119                 hrtick_start(rq, delta);
4120         }
4121 }
4122
4123 /*
4124  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4125  * current task is from our class and nr_running is low enough
4126  * to matter.
4127  */
4128 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4129 {
4130         struct task_struct *curr = rq->curr;
4131
4132         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4133                 return;
4134
4135         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4136                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4137 }
4138 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4139 static inline void
4140 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4141 {
4142 }
4143
4144 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4145 {
4146 }
4147 #endif
4148
4149 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4150
4151 static void update_capacity_of(int cpu)
4152 {
4153         unsigned long req_cap;
4154
4155         if (!sched_freq())
4156                 return;
4157
4158         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4159         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4160         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4161         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4162 }
4163
4164 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4165
4166 /*
4167  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4168  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4169  * then put the task into the rbtree:
4170  */
4171 static void
4172 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4173 {
4174         struct cfs_rq *cfs_rq;
4175         struct sched_entity *se = &p->se;
4176         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4177         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4178
4179         for_each_sched_entity(se) {
4180                 if (se->on_rq)
4181                         break;
4182                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4183                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4184
4185                 /*
4186                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4187                  *
4188                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4189                  * post the final h_nr_running increment below.
4190                 */
4191                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4192                         break;
4193                 cfs_rq->h_nr_running++;
4194
4195                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4196         }
4197
4198         for_each_sched_entity(se) {
4199                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4200                 cfs_rq->h_nr_running++;
4201
4202                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4203                         break;
4204
4205                 update_load_avg(se, 1);
4206                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4207         }
4208
4209         if (!se) {
4210                 add_nr_running(rq, 1);
4211                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4212                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4213                         rq->rd->overutilized = true;
4214
4215                 schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4216
4217                 /*
4218                  * We want to potentially trigger a freq switch
4219                  * request only for tasks that are waking up; this is
4220                  * because we get here also during load balancing, but
4221                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4222                  * request after load balancing is done.
4223                  */
4224                 if (task_new || task_wakeup)
4225                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4226         }
4227         hrtick_update(rq);
4228 }
4229
4230 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4231
4232 /*
4233  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4234  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4235  * update the fair scheduling stats:
4236  */
4237 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4238 {
4239         struct cfs_rq *cfs_rq;
4240         struct sched_entity *se = &p->se;
4241         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4242
4243         for_each_sched_entity(se) {
4244                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4245                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4246
4247                 /*
4248                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4249                  *
4250                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4251                  * post the final h_nr_running decrement below.
4252                 */
4253                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4254                         break;
4255                 cfs_rq->h_nr_running--;
4256
4257                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4258                 if (cfs_rq->load.weight) {
4259                         /*
4260                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4261                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4262                          */
4263                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4264                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4265
4266                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4267                         se = parent_entity(se);
4268                         break;
4269                 }
4270                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4271         }
4272
4273         for_each_sched_entity(se) {
4274                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4275                 cfs_rq->h_nr_running--;
4276
4277                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4278                         break;
4279
4280                 update_load_avg(se, 1);
4281                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4282         }
4283
4284         if (!se) {
4285                 sub_nr_running(rq, 1);
4286                 schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4287
4288                 /*
4289                  * We want to potentially trigger a freq switch
4290                  * request only for tasks that are going to sleep;
4291                  * this is because we get here also during load
4292                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4293                  * trigger as single request after load balancing is
4294                  * done.
4295                  */
4296                 if (task_sleep) {
4297                         if (rq->cfs.nr_running)
4298                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4299                         else if (sched_freq())
4300                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4301                 }
4302         }
4303         hrtick_update(rq);
4304 }
4305
4306 #ifdef CONFIG_SMP
4307
4308 /*
4309  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4310  */
4311
4312 /*
4313  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4314  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4315  *
4316  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4317  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4318  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4319  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4320  *
4321  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4322  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4323  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4324  *
4325  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4326  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4327  * particular idx is approximated to be zero.
4328  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4329  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4330  * based on 128 point scale.
4331  * Example:
4332  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4333  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4334  *
4335  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4336  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4337  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4338  */
4339 #define DEGRADE_SHIFT           7
4340 static const unsigned char
4341                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4342 static const unsigned char
4343                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4344                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4345                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4346                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4347                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4348                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4349
4350 /*
4351  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4352  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4353  * adding any new load.
4354  */
4355 static unsigned long
4356 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4357 {
4358         int j = 0;
4359
4360         if (!missed_updates)
4361                 return load;
4362
4363         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4364                 return 0;
4365
4366         if (idx == 1)
4367                 return load >> missed_updates;
4368
4369         while (missed_updates) {
4370                 if (missed_updates % 2)
4371                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4372
4373                 missed_updates >>= 1;
4374                 j++;
4375         }
4376         return load;
4377 }
4378
4379 /*
4380  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4381  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4382  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4383  */
4384 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4385                               unsigned long pending_updates)
4386 {
4387         int i, scale;
4388
4389         this_rq->nr_load_updates++;
4390
4391         /* Update our load: */
4392         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4393         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4394                 unsigned long old_load, new_load;
4395
4396                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4397
4398                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4399                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4400                 new_load = this_load;
4401                 /*
4402                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4403                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4404                  * example.
4405                  */
4406                 if (new_load > old_load)
4407                         new_load += scale - 1;
4408
4409                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4410         }
4411
4412         sched_avg_update(this_rq);
4413 }
4414
4415 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4416 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4417 {
4418         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4419 }
4420
4421 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4422 /*
4423  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4424  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4425  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4426  *
4427  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4428  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4429  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4430  * (tick_nohz_idle_exit).
4431  *
4432  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4433  */
4434
4435 /*
4436  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4437  * idle balance.
4438  */
4439 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4440 {
4441         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4442         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4443         unsigned long pending_updates;
4444
4445         /*
4446          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4447          */
4448         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4449                 return;
4450
4451         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4452         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4453
4454         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4455 }
4456
4457 /*
4458  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4459  */
4460 void update_cpu_load_nohz(void)
4461 {
4462         struct rq *this_rq = this_rq();
4463         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4464         unsigned long pending_updates;
4465
4466         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4467                 return;
4468
4469         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4470         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4471         if (pending_updates) {
4472                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4473                 /*
4474                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4475                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4476                  */
4477                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4478         }
4479         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4480 }
4481 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4482
4483 /*
4484  * Called from scheduler_tick()
4485  */
4486 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4487 {
4488         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4489         /*
4490          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4491          */
4492         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4493         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4494 }
4495
4496 /*
4497  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4498  * according to the scheduling class and "nice" value.
4499  *
4500  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4501  * balance conservatively.
4502  */
4503 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4504 {
4505         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4506         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4507
4508         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4509                 return total;
4510
4511         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4512 }
4513
4514 /*
4515  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4516  * according to the scheduling class and "nice" value.
4517  */
4518 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4519 {
4520         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4521         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4522
4523         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4524                 return total;
4525
4526         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4527 }
4528
4529
4530 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4531 {
4532         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4533         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4534         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4535
4536         if (nr_running)
4537                 return load_avg / nr_running;
4538
4539         return 0;
4540 }
4541
4542 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4543 {
4544         /*
4545          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4546          * about the boundary, really active task won't care
4547          * about the loss.
4548          */
4549         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4550                 current->wakee_flips >>= 1;
4551                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4552         }
4553
4554         if (current->last_wakee != p) {
4555                 current->last_wakee = p;
4556                 current->wakee_flips++;
4557         }
4558 }
4559
4560 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4561 {
4562         struct sched_entity *se = &p->se;
4563         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4564         u64 min_vruntime;
4565
4566 #ifndef CONFIG_64BIT
4567         u64 min_vruntime_copy;
4568
4569         do {
4570                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4571                 smp_rmb();
4572                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4573         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4574 #else
4575         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4576 #endif
4577
4578         se->vruntime -= min_vruntime;
4579         record_wakee(p);
4580 }
4581
4582 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4583 /*
4584  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4585  *
4586  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4587  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4588  * can calculate the shift in shares.
4589  *
4590  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4591  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4592  * total group weight.
4593  *
4594  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4595  * distribution (s_i) using:
4596  *
4597  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4598  *
4599  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4600  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4601  * shares distribution (s_i):
4602  *
4603  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4604  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4605  *
4606  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4607  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4608  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4609  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4610  *
4611  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4612  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4613  *
4614  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4615  *
4616  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4617  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4618  * weight and shares distributions like:
4619  *
4620  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4621  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4622  *
4623  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4624  *
4625  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4626  *
4627  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4628  *
4629  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4630  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4631  * 4/7) times the weight of the group.
4632  */
4633 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4634 {
4635         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4636
4637         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4638                 return wl;
4639
4640         for_each_sched_entity(se) {
4641                 long w, W;
4642
4643                 tg = se->my_q->tg;
4644
4645                 /*
4646                  * W = @wg + \Sum rw_j
4647                  */
4648                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4649
4650                 /*
4651                  * w = rw_i + @wl
4652                  */
4653                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4654
4655                 /*
4656                  * wl = S * s'_i; see (2)
4657                  */
4658                 if (W > 0 && w < W)
4659                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4660                 else
4661                         wl = tg->shares;
4662
4663                 /*
4664                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4665                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4666                  * calc_cfs_shares().
4667                  */
4668                 if (wl < MIN_SHARES)
4669                         wl = MIN_SHARES;
4670
4671                 /*
4672                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4673                  */
4674                 wl -= se->avg.load_avg;
4675
4676                 /*
4677                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4678                  * the final effective load change on the root group. Since
4679                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4680                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4681                  * resulting from this level per the above.
4682                  */
4683                 wg = 0;
4684         }
4685
4686         return wl;
4687 }
4688 #else
4689
4690 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4691 {
4692         return wl;
4693 }
4694
4695 #endif
4696
4697 static inline bool energy_aware(void)
4698 {
4699         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4700 }
4701
4702 struct energy_env {
4703         struct sched_group      *sg_top;
4704         struct sched_group      *sg_cap;
4705         int                     cap_idx;
4706         int                     util_delta;
4707         int                     src_cpu;
4708         int                     dst_cpu;
4709         int                     energy;
4710         int                     payoff;
4711         struct task_struct      *task;
4712         struct {
4713                 int before;
4714                 int after;
4715                 int delta;
4716                 int diff;
4717         } nrg;
4718         struct {
4719                 int before;
4720                 int after;
4721                 int delta;
4722         } cap;
4723 };
4724
4725 /*
4726  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4727  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4728  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4729  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4730  *
4731  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4732  *
4733  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4734  *
4735  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4736  *
4737  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4738  */
4739 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4740 {
4741         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4742
4743         if (util >= capacity)
4744                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4745
4746         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4747 }
4748
4749 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4750 {
4751         if (cpu == eenv->src_cpu)
4752                 return -eenv->util_delta;
4753         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4754                 return eenv->util_delta;
4755         return 0;
4756 }
4757
4758 static
4759 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4760 {
4761         int i, delta;
4762         unsigned long max_util = 0;
4763
4764         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4765                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4766                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4767         }
4768
4769         return max_util;
4770 }
4771
4772 /*
4773  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4774  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4775  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4776  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4777  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4778  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4779  * estimate (more busy).
4780  */
4781 static unsigned
4782 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4783 {
4784         int i, delta;
4785         unsigned long util_sum = 0;
4786         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4787
4788         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4789                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4790                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4791         }
4792
4793         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4794                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4795         return util_sum;
4796 }
4797
4798 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4799         const struct sched_group_energy const *sge)
4800 {
4801         int idx;
4802         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4803
4804         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4805                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4806                         break;
4807         }
4808
4809         eenv->cap_idx = idx;
4810
4811         return idx;
4812 }
4813
4814 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4815 {
4816         int i, state = INT_MAX;
4817
4818         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4819         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4820                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4821
4822         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4823         state++;
4824
4825         return state;
4826 }
4827
4828 /*
4829  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4830  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4831  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4832  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4833  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4834  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4835  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4836  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4837  */
4838 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4839 {
4840         struct sched_domain *sd;
4841         int cpu, total_energy = 0;
4842         struct cpumask visit_cpus;
4843         struct sched_group *sg;
4844
4845         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4846
4847         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4848
4849         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4850                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4851
4852                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4853
4854                 /*
4855                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4856                  * sched_group?
4857                  */
4858                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4859
4860                 if (!sd)
4861                         /*
4862                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4863                          * wrong energy estimation is better than entering an
4864                          * infinite loop.
4865                          */
4866                         return -EINVAL;
4867
4868                 if (sd->parent)
4869                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4870
4871                 for_each_domain(cpu, sd) {
4872                         sg = sd->groups;
4873
4874                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4875                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4876                                 break;
4877
4878                         do {
4879                                 unsigned long group_util;
4880                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4881                                 int cap_idx, idle_idx;
4882
4883                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4884                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4885                                 else
4886                                         eenv->sg_cap = sg;
4887
4888                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4889
4890                                 if (sg->group_weight == 1) {
4891                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
4892                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
4893                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4894                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4895                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
4896                                         }
4897                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
4898                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
4899                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4900                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4901                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
4902                                         }
4903                                 }
4904
4905                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4906                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4907                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4908                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4909                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4910                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4911                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4912
4913                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4914
4915                                 if (!sd->child)
4916                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4917
4918                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4919                                         goto next_cpu;
4920
4921                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4922                 }
4923 next_cpu:
4924                 continue;
4925         }
4926
4927         eenv->energy = total_energy;
4928         return 0;
4929 }
4930
4931 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4932 {
4933         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4934 }
4935
4936 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
4937 static int energy_diff_evaluate(struct energy_env *eenv)
4938 {
4939         unsigned int boost;
4940         int nrg_delta;
4941
4942         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
4943 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
4944         boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
4945 #else
4946         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
4947 #endif
4948         if (boost == 0)
4949                 return eenv->nrg.diff;
4950
4951         /* Compute normalized energy diff */
4952         nrg_delta = schedtune_normalize_energy(eenv->nrg.diff);
4953         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
4954
4955         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
4956                         eenv->nrg.delta,
4957                         eenv->cap.delta,
4958                         eenv->task);
4959
4960         /*
4961          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
4962          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
4963          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
4964          * function return a negative value each time the evaluation return a
4965          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
4966          * a scheduling decision
4967          */
4968         return -eenv->payoff;
4969 }
4970 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
4971 #define energy_diff_evaluate(eenv) eenv->nrg.diff
4972 #endif
4973
4974 /*
4975  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
4976  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
4977  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
4978  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
4979  * both are specified, the utilization is migrated.
4980  */
4981 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
4982 {
4983         struct sched_domain *sd;
4984         struct sched_group *sg;
4985         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
4986
4987         struct energy_env eenv_before = {
4988                 .util_delta     = 0,
4989                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
4990                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
4991                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
4992                 .cap            = { 0, 0, 0 },
4993         };
4994
4995         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
4996                 return 0;
4997
4998         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
4999         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5000
5001         if (!sd)
5002                 return 0; /* Error */
5003
5004         sg = sd->groups;
5005
5006         do {
5007                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5008                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5009
5010                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5011                                 return 0; /* Invalid result abort */
5012                         energy_before += eenv_before.energy;
5013
5014                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5015                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5016                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5017
5018                         if (sched_group_energy(eenv))
5019                                 return 0; /* Invalid result abort */
5020                         energy_after += eenv->energy;
5021                 }
5022         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5023
5024         eenv->nrg.before = energy_before;
5025         eenv->nrg.after = energy_after;
5026         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5027         eenv->payoff = 0;
5028
5029         return energy_diff_evaluate(eenv);
5030 }
5031
5032 /*
5033  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5034  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5035  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5036  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5037  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5038  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5039  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5040  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5041  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5042  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5043  */
5044 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5045 {
5046         unsigned int master = current->wakee_flips;
5047         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5048         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5049
5050         if (master < slave)
5051                 swap(master, slave);
5052         if (slave < factor || master < slave * factor)
5053                 return 0;
5054         return 1;
5055 }
5056
5057 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5058 {
5059         s64 this_load, load;
5060         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5061         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5062         struct task_group *tg;
5063         unsigned long weight;
5064         int balanced;
5065
5066         idx       = sd->wake_idx;
5067         this_cpu  = smp_processor_id();
5068         prev_cpu  = task_cpu(p);
5069         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5070         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5071
5072         /*
5073          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5074          * effect of the currently running task from the load
5075          * of the current CPU:
5076          */
5077         if (sync) {
5078                 tg = task_group(current);
5079                 weight = current->se.avg.load_avg;
5080
5081                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5082                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5083         }
5084
5085         tg = task_group(p);
5086         weight = p->se.avg.load_avg;
5087
5088         /*
5089          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5090          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5091          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5092          * about that, so that's good too.
5093          *
5094          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5095          * task to be woken on this_cpu.
5096          */
5097         this_eff_load = 100;
5098         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5099
5100         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5101         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5102
5103         if (this_load > 0) {
5104                 this_eff_load *= this_load +
5105                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5106
5107                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5108         }
5109
5110         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5111
5112         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5113
5114         if (!balanced)
5115                 return 0;
5116
5117         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5118         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5119
5120         return 1;
5121 }
5122
5123 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5124 {
5125         return p->se.avg.util_avg;
5126 }
5127
5128 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5129
5130 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5131
5132 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5133 {
5134         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5135
5136         util += boosted_task_util(p);
5137
5138         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5139 }
5140
5141 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5142 {
5143         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5144         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5145
5146         if (capacity == max_capacity)
5147                 return true;
5148
5149         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5150                 return true;
5151
5152         return __task_fits(p, cpu, 0);
5153 }
5154
5155 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5156 {
5157         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5158 }
5159
5160 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5161 {
5162         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5163 }
5164
5165 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5166
5167 static unsigned long
5168 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5169 {
5170         unsigned long long margin = 0;
5171
5172         /*
5173          * Signal proportional compensation (SPC)
5174          *
5175          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5176          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5177          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5178          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5179          */
5180         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5181         margin *= boost;
5182
5183         /*
5184          * Fast integer division by constant:
5185          *  Constant   :                 (C) = 100
5186          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5187          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5188          *
5189          * Thus:
5190          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5191          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5192          *
5193          *
5194          */
5195         margin  *= 1311;
5196         margin >>= 17;
5197
5198         return margin;
5199 }
5200
5201 static inline unsigned int
5202 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5203 {
5204         unsigned int boost;
5205
5206 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5207         boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5208 #else
5209         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5210 #endif
5211         if (boost == 0)
5212                 return 0;
5213
5214         return schedtune_margin(util, boost);
5215 }
5216
5217 static inline unsigned long
5218 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5219 {
5220         unsigned int boost;
5221         unsigned long util;
5222         unsigned long margin;
5223
5224 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5225         boost = schedtune_task_boost(task);
5226 #else
5227         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5228 #endif
5229         if (boost == 0)
5230                 return 0;
5231
5232         util = task_util(task);
5233         margin = schedtune_margin(util, boost);
5234
5235         return margin;
5236 }
5237
5238 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5239
5240 static inline unsigned int
5241 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5242 {
5243         return 0;
5244 }
5245
5246 static inline unsigned int
5247 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5248 {
5249         return 0;
5250 }
5251
5252 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5253
5254 static inline unsigned long
5255 boosted_cpu_util(int cpu)
5256 {
5257         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5258         unsigned long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5259
5260         return util + margin;
5261 }
5262
5263 static inline unsigned long
5264 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5265 {
5266         unsigned long util = task_util(task);
5267         unsigned long margin = schedtune_task_margin(task);
5268
5269         return util + margin;
5270 }
5271
5272 /*
5273  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5274  * domain.
5275  */
5276 static struct sched_group *
5277 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5278                   int this_cpu, int sd_flag)
5279 {
5280         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5281         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5282         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5283         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5284         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5285         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5286         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5287
5288         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5289                 load_idx = sd->wake_idx;
5290
5291         do {
5292                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5293                 int local_group;
5294                 int i;
5295
5296                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5297                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5298                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5299                         continue;
5300
5301                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5302                                                sched_group_cpus(group));
5303
5304                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5305                 avg_load = 0;
5306
5307                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5308                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5309                         if (local_group)
5310                                 load = source_load(i, load_idx);
5311                         else
5312                                 load = target_load(i, load_idx);
5313
5314                         avg_load += load;
5315
5316                         /*
5317                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5318                          * that can fit the task.
5319                          */
5320                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5321                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5322                                 fit_group = group;
5323                         }
5324
5325                         /*
5326                          * Look for group which has most spare capacity on a
5327                          * single cpu.
5328                          */
5329                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5330                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5331                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5332                                 spare_group = group;
5333                         }
5334                 }
5335
5336                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5337                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5338
5339                 if (local_group) {
5340                         this_load = avg_load;
5341                 } else if (avg_load < min_load) {
5342                         min_load = avg_load;
5343                         idlest = group;
5344                 }
5345         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5346
5347         if (fit_group)
5348                 return fit_group;
5349
5350         if (spare_group)
5351                 return spare_group;
5352
5353         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5354                 return NULL;
5355         return idlest;
5356 }
5357
5358 /*
5359  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5360  */
5361 static int
5362 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5363 {
5364         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5365         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5366         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5367         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5368         int shallowest_idle_cpu = -1;
5369         int i;
5370
5371         /* Traverse only the allowed CPUs */
5372         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5373                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5374                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5375                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5376                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5377                                 /*
5378                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5379                                  * has the smallest exit latency irrespective
5380                                  * of any idle timestamp.
5381                                  */
5382                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5383                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5384                                 shallowest_idle_cpu = i;
5385                         } else if (idle_cpu(i) &&
5386                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5387                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5388                                 /*
5389                                  * If equal or no active idle state, then
5390                                  * the most recently idled CPU might have
5391                                  * a warmer cache.
5392                                  */
5393                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5394                                 shallowest_idle_cpu = i;
5395                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5396                                 /*
5397                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5398                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5399                                  * fallback.
5400                                  */
5401                                 shallowest_idle_cpu = i;
5402                         }
5403                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5404                         load = weighted_cpuload(i);
5405                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5406                                 min_load = load;
5407                                 least_loaded_cpu = i;
5408                         }
5409                 }
5410         }
5411
5412         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5413 }
5414
5415 /*
5416  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5417  */
5418 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5419 {
5420         struct sched_domain *sd;
5421         struct sched_group *sg;
5422         int i = task_cpu(p);
5423
5424         if (idle_cpu(target))
5425                 return target;
5426
5427         /*
5428          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5429          */
5430         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5431                 return i;
5432
5433         /*
5434          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5435          */
5436         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5437         for_each_lower_domain(sd) {
5438                 sg = sd->groups;
5439                 do {
5440                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5441                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5442                                 goto next;
5443
5444                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5445                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5446                                         goto next;
5447                         }
5448
5449                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5450                                         tsk_cpus_allowed(p));
5451                         goto done;
5452 next:
5453                         sg = sg->next;
5454                 } while (sg != sd->groups);
5455         }
5456 done:
5457         return target;
5458 }
5459
5460 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5461 {
5462         struct sched_domain *sd;
5463         struct sched_group *sg, *sg_target;
5464         int target_max_cap = INT_MAX;
5465         int target_cpu = task_cpu(p);
5466         int i;
5467
5468         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5469
5470         if (!sd)
5471                 return target;
5472
5473         sg = sd->groups;
5474         sg_target = sg;
5475
5476         /*
5477          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5478          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5479          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5480          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5481          * point.
5482          */
5483         do {
5484                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5485                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5486
5487                 /*
5488                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5489                  * Ideally we should query the energy model for the right
5490                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5491                  */
5492                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5493                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5494                         sg_target = sg;
5495                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5496                 }
5497         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5498
5499         /* Find cpu with sufficient capacity */
5500         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5501                 /*
5502                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5503                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5504                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5505                  */
5506                 int new_util = cpu_util(i) + boosted_task_util(p);
5507
5508                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5509                         continue;
5510
5511                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5512                         target_cpu = i;
5513                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5514                                 break;
5515                 }
5516
5517                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5518                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5519                         target_cpu = i;
5520         }
5521
5522         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5523                 struct energy_env eenv = {
5524                         .util_delta     = task_util(p),
5525                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5526                         .dst_cpu        = target_cpu,
5527                         .task           = p,
5528                 };
5529
5530                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5531                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5532                         return target_cpu;
5533
5534                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5535                         return task_cpu(p);
5536         }
5537
5538         return target_cpu;
5539 }
5540
5541 /*
5542  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5543  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5544  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5545  *
5546  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5547  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5548  *
5549  * Returns the target cpu number.
5550  *
5551  * preempt must be disabled.
5552  */
5553 static int
5554 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5555 {
5556         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5557         int cpu = smp_processor_id();
5558         int new_cpu = prev_cpu;
5559         int want_affine = 0;
5560         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5561
5562         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5563                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5564                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5565                               energy_aware();
5566
5567         rcu_read_lock();
5568         for_each_domain(cpu, tmp) {
5569                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5570                         break;
5571
5572                 /*
5573                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5574                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5575                  */
5576                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5577                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5578                         affine_sd = tmp;
5579                         break;
5580                 }
5581
5582                 if (tmp->flags & sd_flag)
5583                         sd = tmp;
5584                 else if (!want_affine)
5585                         break;
5586         }
5587
5588         if (affine_sd) {
5589                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5590                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5591                         new_cpu = cpu;
5592         }
5593
5594         if (!sd) {
5595                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5596                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5597                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5598                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5599
5600         } else while (sd) {
5601                 struct sched_group *group;
5602                 int weight;
5603
5604                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5605                         sd = sd->child;
5606                         continue;
5607                 }
5608
5609                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5610                 if (!group) {
5611                         sd = sd->child;
5612                         continue;
5613                 }
5614
5615                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5616                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5617                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5618                         sd = sd->child;
5619                         continue;
5620                 }
5621
5622                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5623                 cpu = new_cpu;
5624                 weight = sd->span_weight;
5625                 sd = NULL;
5626                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5627                         if (weight <= tmp->span_weight)
5628                                 break;
5629                         if (tmp->flags & sd_flag)
5630                                 sd = tmp;
5631                 }
5632                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5633         }
5634         rcu_read_unlock();
5635
5636         return new_cpu;
5637 }
5638
5639 /*
5640  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5641  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5642  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5643  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5644  */
5645 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5646 {
5647         /*
5648          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5649          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5650          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5651          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5652          * load sounds not bad.
5653          */
5654         remove_entity_load_avg(&p->se);
5655
5656         /* Tell new CPU we are migrated */
5657         p->se.avg.last_update_time = 0;
5658
5659         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5660         p->se.exec_start = 0;
5661 }
5662
5663 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5664 {
5665         remove_entity_load_avg(&p->se);
5666 }
5667 #endif /* CONFIG_SMP */
5668
5669 static unsigned long
5670 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5671 {
5672         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5673
5674         /*
5675          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5676          * to virtual-time in his units.
5677          *
5678          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5679          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5680          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5681          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5682          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5683          *
5684          * This is especially important for buddies when the leftmost
5685          * task is higher priority than the buddy.
5686          */
5687         return calc_delta_fair(gran, se);
5688 }
5689
5690 /*
5691  * Should 'se' preempt 'curr'.
5692  *
5693  *             |s1
5694  *        |s2
5695  *   |s3
5696  *         g
5697  *      |<--->|c
5698  *
5699  *  w(c, s1) = -1
5700  *  w(c, s2) =  0
5701  *  w(c, s3) =  1
5702  *
5703  */
5704 static int
5705 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5706 {
5707         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5708
5709         if (vdiff <= 0)
5710                 return -1;
5711
5712         gran = wakeup_gran(curr, se);
5713         if (vdiff > gran)
5714                 return 1;
5715
5716         return 0;
5717 }
5718
5719 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5720 {
5721         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5722                 return;
5723
5724         for_each_sched_entity(se)
5725                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5726 }
5727
5728 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5729 {
5730         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5731                 return;
5732
5733         for_each_sched_entity(se)
5734                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5735 }
5736
5737 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5738 {
5739         for_each_sched_entity(se)
5740                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5741 }
5742
5743 /*
5744  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5745  */
5746 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5747 {
5748         struct task_struct *curr = rq->curr;
5749         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5750         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5751         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5752         int next_buddy_marked = 0;
5753
5754         if (unlikely(se == pse))
5755                 return;
5756
5757         /*
5758          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5759          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5760          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5761          * next-buddy nomination below.
5762          */
5763         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5764                 return;
5765
5766         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5767                 set_next_buddy(pse);
5768                 next_buddy_marked = 1;
5769         }
5770
5771         /*
5772          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5773          * wake up path.
5774          *
5775          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5776          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5777          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5778          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5779          * below.
5780          */
5781         if (test_tsk_need_resched(curr))
5782                 return;
5783
5784         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5785         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5786             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5787                 goto preempt;
5788
5789         /*
5790          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5791          * is driven by the tick):
5792          */
5793         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5794                 return;
5795
5796         find_matching_se(&se, &pse);
5797         update_curr(cfs_rq_of(se));
5798         BUG_ON(!pse);
5799         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5800                 /*
5801                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5802                  * triggering this preemption.
5803                  */
5804                 if (!next_buddy_marked)
5805                         set_next_buddy(pse);
5806                 goto preempt;
5807         }
5808
5809         return;
5810
5811 preempt:
5812         resched_curr(rq);
5813         /*
5814          * Only set the backward buddy when the current task is still
5815          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5816          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5817          * point, either of which can * drop the rq lock.
5818          *
5819          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5820          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5821          */
5822         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5823                 return;
5824
5825         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5826                 set_last_buddy(se);
5827 }
5828
5829 static struct task_struct *
5830 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5831 {
5832         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5833         struct sched_entity *se;
5834         struct task_struct *p;
5835         int new_tasks;
5836
5837 again:
5838 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5839         if (!cfs_rq->nr_running)
5840                 goto idle;
5841
5842         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5843                 goto simple;
5844
5845         /*
5846          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5847          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5848          *
5849          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5850          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5851          */
5852
5853         do {
5854                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5855
5856                 /*
5857                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5858                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5859                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5860                  * forget we've ever seen it.
5861                  */
5862                 if (curr) {
5863                         if (curr->on_rq)
5864                                 update_curr(cfs_rq);
5865                         else
5866                                 curr = NULL;
5867
5868                         /*
5869                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5870                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5871                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5872                          * be correct.
5873                          */
5874                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5875                                 goto simple;
5876                 }
5877
5878                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5879                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5880         } while (cfs_rq);
5881
5882         p = task_of(se);
5883
5884         /*
5885          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5886          * is a different task than we started out with, try and touch the
5887          * least amount of cfs_rqs.
5888          */
5889         if (prev != p) {
5890                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5891
5892                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5893                         int se_depth = se->depth;
5894                         int pse_depth = pse->depth;
5895
5896                         if (se_depth <= pse_depth) {
5897                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5898                                 pse = parent_entity(pse);
5899                         }
5900                         if (se_depth >= pse_depth) {
5901                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5902                                 se = parent_entity(se);
5903                         }
5904                 }
5905
5906                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5907                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5908         }
5909
5910         if (hrtick_enabled(rq))
5911                 hrtick_start_fair(rq, p);
5912
5913         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5914
5915         return p;
5916 simple:
5917         cfs_rq = &rq->cfs;
5918 #endif
5919
5920         if (!cfs_rq->nr_running)
5921                 goto idle;
5922
5923         put_prev_task(rq, prev);
5924
5925         do {
5926                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5927                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5928                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5929         } while (cfs_rq);
5930
5931         p = task_of(se);
5932
5933         if (hrtick_enabled(rq))
5934                 hrtick_start_fair(rq, p);
5935
5936         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5937
5938         return p;
5939
5940 idle:
5941         rq->misfit_task = 0;
5942         /*
5943          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5944          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5945          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5946          * re-start the picking loop.
5947          */
5948         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5949         new_tasks = idle_balance(rq);
5950         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5951         /*
5952          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5953          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5954          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5955          */
5956         if (new_tasks < 0)
5957                 return RETRY_TASK;
5958
5959         if (new_tasks > 0)
5960                 goto again;
5961
5962         return NULL;
5963 }
5964
5965 /*
5966  * Account for a descheduled task:
5967  */
5968 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5969 {
5970         struct sched_entity *se = &prev->se;
5971         struct cfs_rq *cfs_rq;
5972
5973         for_each_sched_entity(se) {
5974                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5975                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5976         }
5977 }
5978
5979 /*
5980  * sched_yield() is very simple
5981  *
5982  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5983  */
5984 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5985 {
5986         struct task_struct *curr = rq->curr;
5987         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5988         struct sched_entity *se = &curr->se;
5989
5990         /*
5991          * Are we the only task in the tree?
5992          */
5993         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5994                 return;
5995
5996         clear_buddies(cfs_rq, se);
5997
5998         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5999                 update_rq_clock(rq);
6000                 /*
6001                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6002                  */
6003                 update_curr(cfs_rq);
6004                 /*
6005                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6006                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6007                  * and double the fastpath cost.
6008                  */
6009                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6010         }
6011
6012         set_skip_buddy(se);
6013 }
6014
6015 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6016 {
6017         struct sched_entity *se = &p->se;
6018
6019         /* throttled hierarchies are not runnable */
6020         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6021                 return false;
6022
6023         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6024         set_next_buddy(se);
6025
6026         yield_task_fair(rq);
6027
6028         return true;
6029 }
6030
6031 #ifdef CONFIG_SMP
6032 /**************************************************
6033  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6034  *
6035  * BASICS
6036  *
6037  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6038  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6039  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6040  *
6041  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6042  *
6043  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6044  * W_i,0 is defined as:
6045  *
6046  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6047  *
6048  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6049  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6050  *
6051  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6052  * weight:
6053  *
6054  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6055  *
6056  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6057  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6058  * can also include other factors [XXX].
6059  *
6060  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6061  * directly from (1):
6062  *
6063  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6064  *
6065  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6066  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6067  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6068  *
6069  * [XXX expand on:
6070  *     - infeasible weights;
6071  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6072  *
6073  *
6074  * SCHED DOMAINS
6075  *
6076  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6077  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6078  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6079  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6080  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6081  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6082  * the groups.
6083  *
6084  * This yields:
6085  *
6086  *     log_2 n     1     n
6087  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6088  *     i = 0      2^i   2^i
6089  *                               `- size of each group
6090  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6091  *         |         `- freq
6092  *         `- sum over all levels
6093  *
6094  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6095  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6096  *
6097  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6098  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6099  *
6100  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6101  *
6102  *             log_2 n     
6103  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6104  *             k = 0
6105  *
6106  * And you'll find that:
6107  *
6108  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6109  *
6110  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6111  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6112  * of:
6113  *
6114  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6115  *
6116  *
6117  * WORK CONSERVING
6118  *
6119  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6120  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6121  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6122  *
6123  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6124  * time.
6125  *
6126  * [XXX more?]
6127  *
6128  *
6129  * CGROUPS
6130  *
6131  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6132  *
6133  *                                s_k,i
6134  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6135  *                                 S_k
6136  *
6137  * Where
6138  *
6139  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6140  *
6141  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6142  *
6143  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6144  * property.
6145  *
6146  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6147  *      rewrite all of this once again.]
6148  */ 
6149
6150 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6151
6152 enum fbq_type { regular, remote, all };
6153
6154 enum group_type {
6155         group_other = 0,
6156         group_misfit_task,
6157         group_imbalanced,
6158         group_overloaded,
6159 };
6160
6161 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6162 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6163 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6164 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6165
6166 struct lb_env {
6167         struct sched_domain     *sd;
6168
6169         struct rq               *src_rq;
6170         int                     src_cpu;
6171
6172         int                     dst_cpu;
6173         struct rq               *dst_rq;
6174
6175         struct cpumask          *dst_grpmask;
6176         int                     new_dst_cpu;
6177         enum cpu_idle_type      idle;
6178         long                    imbalance;
6179         unsigned int            src_grp_nr_running;
6180         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6181         struct cpumask          *cpus;
6182
6183         unsigned int            flags;
6184
6185         unsigned int            loop;
6186         unsigned int            loop_break;
6187         unsigned int            loop_max;
6188
6189         enum fbq_type           fbq_type;
6190         enum group_type         busiest_group_type;
6191         struct list_head        tasks;
6192 };
6193
6194 /*
6195  * Is this task likely cache-hot:
6196  */
6197 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6198 {
6199         s64 delta;
6200
6201         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6202
6203         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6204                 return 0;
6205
6206         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6207                 return 0;
6208
6209         /*
6210          * Buddy candidates are cache hot:
6211          */
6212         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6213                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6214                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6215                 return 1;
6216
6217         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6218                 return 1;
6219         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6220                 return 0;
6221
6222         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6223
6224         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6225 }
6226
6227 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6228 /*
6229  * Returns 1, if task migration degrades locality
6230  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6231  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6232  */
6233 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6234 {
6235         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6236         unsigned long src_faults, dst_faults;
6237         int src_nid, dst_nid;
6238
6239         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6240                 return -1;
6241
6242         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6243                 return -1;
6244
6245         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6246         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6247
6248         if (src_nid == dst_nid)
6249                 return -1;
6250
6251         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6252         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6253                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6254                         return 1;
6255                 else
6256                         return -1;
6257         }
6258
6259         /* Encourage migration to the preferred node. */
6260         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6261                 return 0;
6262
6263         if (numa_group) {
6264                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6265                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6266         } else {
6267                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6268                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6269         }
6270
6271         return dst_faults < src_faults;
6272 }
6273
6274 #else
6275 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6276                                              struct lb_env *env)
6277 {
6278         return -1;
6279 }
6280 #endif
6281
6282 /*
6283  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6284  */
6285 static
6286 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6287 {
6288         int tsk_cache_hot;
6289
6290         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6291
6292         /*
6293          * We do not migrate tasks that are:
6294          * 1) throttled_lb_pair, or
6295          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6296          * 3) running (obviously), or
6297          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6298          */
6299         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6300                 return 0;
6301
6302         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6303                 int cpu;
6304
6305                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6306
6307                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6308
6309                 /*
6310                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6311                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6312                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6313                  *
6314                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6315                  * one in current iteration.
6316                  */
6317                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6318                         return 0;
6319
6320                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6321                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6322                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6323                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6324                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6325                                 break;
6326                         }
6327                 }
6328
6329                 return 0;
6330         }
6331
6332         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6333         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6334
6335         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6336                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6337                 return 0;
6338         }
6339
6340         /*
6341          * Aggressive migration if:
6342          * 1) destination numa is preferred
6343          * 2) task is cache cold, or
6344          * 3) too many balance attempts have failed.
6345          */
6346         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6347         if (tsk_cache_hot == -1)
6348                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6349
6350         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6351             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6352                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6353                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6354                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6355                 }
6356                 return 1;
6357         }
6358
6359         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6360         return 0;
6361 }
6362
6363 /*
6364  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6365  */
6366 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6367 {
6368         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6369
6370         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6371         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6372         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6373 }
6374
6375 /*
6376  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6377  * part of active balancing operations within "domain".
6378  *
6379  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6380  */
6381 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6382 {
6383         struct task_struct *p, *n;
6384
6385         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6386
6387         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6388                 if (!can_migrate_task(p, env))
6389                         continue;
6390
6391                 detach_task(p, env);
6392
6393                 /*
6394                  * Right now, this is only the second place where
6395                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6396                  * so we can safely collect stats here rather than
6397                  * inside detach_tasks().
6398                  */
6399                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6400                 return p;
6401         }
6402         return NULL;
6403 }
6404
6405 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6406
6407 /*
6408  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6409  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6410  *
6411  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6412  */
6413 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6414 {
6415         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6416         struct task_struct *p;
6417         unsigned long load;
6418         int detached = 0;
6419
6420         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6421
6422         if (env->imbalance <= 0)
6423                 return 0;
6424
6425         while (!list_empty(tasks)) {
6426                 /*
6427                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6428                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6429                  */
6430                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6431                         break;
6432
6433                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6434
6435                 env->loop++;
6436                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6437                 if (env->loop > env->loop_max)
6438                         break;
6439
6440                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6441                 if (env->loop > env->loop_break) {
6442                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6443                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6444                         break;
6445                 }
6446
6447                 if (!can_migrate_task(p, env))
6448                         goto next;
6449
6450                 load = task_h_load(p);
6451
6452                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6453                         goto next;
6454
6455                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6456                         goto next;
6457
6458                 detach_task(p, env);
6459                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6460
6461                 detached++;
6462                 env->imbalance -= load;
6463
6464 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6465                 /*
6466                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6467                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6468                  * the critical section.
6469                  */
6470                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6471                         break;
6472 #endif
6473
6474                 /*
6475                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6476                  * weighted load.
6477                  */
6478                 if (env->imbalance <= 0)
6479                         break;
6480
6481                 continue;
6482 next:
6483                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6484         }
6485
6486         /*
6487          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6488          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6489          * than inside detach_one_task().
6490          */
6491         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6492
6493         return detached;
6494 }
6495
6496 /*
6497  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6498  */
6499 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6500 {
6501         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6502
6503         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6504         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6505         activate_task(rq, p, 0);
6506         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6507 }
6508
6509 /*
6510  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6511  * its new rq.
6512  */
6513 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6514 {
6515         raw_spin_lock(&rq->lock);
6516         attach_task(rq, p);
6517         /*
6518          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6519          */
6520         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6521         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6522 }
6523
6524 /*
6525  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6526  * new rq.
6527  */
6528 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6529 {
6530         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6531         struct task_struct *p;
6532
6533         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6534
6535         while (!list_empty(tasks)) {
6536                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6537                 list_del_init(&p->se.group_node);
6538
6539                 attach_task(env->dst_rq, p);
6540         }
6541
6542         /*
6543          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6544          */
6545         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6546
6547         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6548 }
6549
6550 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6551 static void update_blocked_averages(int cpu)
6552 {
6553         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6554         struct cfs_rq *cfs_rq;
6555         unsigned long flags;
6556
6557         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6558         update_rq_clock(rq);
6559
6560         /*
6561          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6562          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6563          */
6564         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6565                 /* throttled entities do not contribute to load */
6566                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6567                         continue;
6568
6569                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6570                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6571         }
6572         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6573 }
6574
6575 /*
6576  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6577  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6578  * group is a fraction of its parents load.
6579  */
6580 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6581 {
6582         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6583         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6584         unsigned long now = jiffies;
6585         unsigned long load;
6586
6587         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6588                 return;
6589
6590         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6591         for_each_sched_entity(se) {
6592                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6593                 cfs_rq->h_load_next = se;
6594                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6595                         break;
6596         }
6597
6598         if (!se) {
6599                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6600                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6601         }
6602
6603         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6604                 load = cfs_rq->h_load;
6605                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6606                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6607                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6608                 cfs_rq->h_load = load;
6609                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6610         }
6611 }
6612
6613 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6614 {
6615         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6616
6617         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6618         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6619                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6620 }
6621 #else
6622 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6623 {
6624         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6625         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6626         unsigned long flags;
6627
6628         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6629         update_rq_clock(rq);
6630         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6631         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6632 }
6633
6634 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6635 {
6636         return p->se.avg.load_avg;
6637 }
6638 #endif
6639
6640 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6641
6642 /*
6643  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6644  */
6645 struct sg_lb_stats {
6646         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6647         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6648         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6649         unsigned long load_per_task;
6650         unsigned long group_capacity;
6651         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6652         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6653         unsigned int idle_cpus;
6654         unsigned int group_weight;
6655         enum group_type group_type;
6656         int group_no_capacity;
6657         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6658 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6659         unsigned int nr_numa_running;
6660         unsigned int nr_preferred_running;
6661 #endif
6662 };
6663
6664 /*
6665  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6666  *               during load balancing.
6667  */
6668 struct sd_lb_stats {
6669         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6670         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6671         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6672         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6673         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6674
6675         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6676         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6677 };
6678
6679 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6680 {
6681         /*
6682          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6683          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6684          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6685          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6686          */
6687         *sds = (struct sd_lb_stats){
6688                 .busiest = NULL,
6689                 .local = NULL,
6690                 .total_load = 0UL,
6691                 .total_capacity = 0UL,
6692                 .busiest_stat = {
6693                         .avg_load = 0UL,
6694                         .sum_nr_running = 0,
6695                         .group_type = group_other,
6696                 },
6697         };
6698 }
6699
6700 /**
6701  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6702  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6703  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6704  *
6705  * Return: The load index.
6706  */
6707 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6708                                         enum cpu_idle_type idle)
6709 {
6710         int load_idx;
6711
6712         switch (idle) {
6713         case CPU_NOT_IDLE:
6714                 load_idx = sd->busy_idx;
6715                 break;
6716
6717         case CPU_NEWLY_IDLE:
6718                 load_idx = sd->newidle_idx;
6719                 break;
6720         default:
6721                 load_idx = sd->idle_idx;
6722                 break;
6723         }
6724
6725         return load_idx;
6726 }
6727
6728 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6729 {
6730         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6731         u64 total, used, age_stamp, avg;
6732         s64 delta;
6733
6734         /*
6735          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6736          * we read them once before doing sanity checks on them.
6737          */
6738         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6739         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6740         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6741
6742         if (unlikely(delta < 0))
6743                 delta = 0;
6744
6745         total = sched_avg_period() + delta;
6746
6747         used = div_u64(avg, total);
6748
6749         /*
6750          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6751          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6752          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6753          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6754          */
6755         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6756
6757         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6758                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6759
6760         return 1;
6761 }
6762
6763 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6764 {
6765         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6766         mcc->val = 0;
6767         mcc->cpu = -1;
6768 }
6769
6770 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6771 {
6772         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6773         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6774         struct max_cpu_capacity *mcc;
6775         unsigned long max_capacity;
6776         int max_cap_cpu;
6777         unsigned long flags;
6778
6779         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6780
6781         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6782
6783         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6784         max_capacity = mcc->val;
6785         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6786
6787         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6788             (max_capacity < capacity)) {
6789                 mcc->val = capacity;
6790                 mcc->cpu = cpu;
6791 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6792                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6793                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6794                 goto skip_unlock;
6795 #endif
6796         }
6797         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6798
6799 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6800         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6801         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6802
6803         if (!capacity)
6804                 capacity = 1;
6805
6806         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6807         sdg->sgc->capacity = capacity;
6808         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6809 }
6810
6811 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6812 {
6813         struct sched_domain *child = sd->child;
6814         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6815         unsigned long capacity, max_capacity;
6816         unsigned long interval;
6817
6818         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6819         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6820         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6821
6822         if (!child) {
6823                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6824                 return;
6825         }
6826
6827         capacity = 0;
6828         max_capacity = 0;
6829
6830         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6831                 /*
6832                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6833                  * span the current group.
6834                  */
6835
6836                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6837                         struct sched_group_capacity *sgc;
6838                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6839
6840                         /*
6841                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6842                          * gets here before we've attached the domains to the
6843                          * runqueues.
6844                          *
6845                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6846                          * in update_cpu_capacity().
6847                          *
6848                          * This avoids capacity from being 0 and
6849                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6850                          */
6851                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6852                                 capacity += capacity_of(cpu);
6853                         } else {
6854                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6855                                 capacity += sgc->capacity;
6856                         }
6857
6858                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6859                 }
6860         } else  {
6861                 /*
6862                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6863                  * span the current group.
6864                  */ 
6865
6866                 group = child->groups;
6867                 do {
6868                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6869
6870                         capacity += sgc->capacity;
6871                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6872                         group = group->next;
6873                 } while (group != child->groups);
6874         }
6875
6876         sdg->sgc->capacity = capacity;
6877         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6878 }
6879
6880 /*
6881  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6882  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6883  * Return true is the capacity is reduced
6884  */
6885 static inline int
6886 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6887 {
6888         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6889                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6890 }
6891
6892 /*
6893  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6894  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6895  *
6896  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6897  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6898  * Something like:
6899  *
6900  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6901  *              *     * * *
6902  *
6903  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6904  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6905  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6906  *
6907  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6908  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6909  * moving tasks due to affinity constraints.
6910  *
6911  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6912  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6913  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6914  * to create an effective group imbalance.
6915  *
6916  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6917  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6918  * subtle and fragile situation.
6919  */
6920
6921 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6922 {
6923         return group->sgc->imbalance;
6924 }
6925
6926 /*
6927  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6928  * be used by some tasks.
6929  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6930  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6931  * available capacity for CFS tasks.
6932  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6933  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6934  * capacity in meaningful for the load balancer.
6935  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6936  * any benefit for the load balance.
6937  */
6938 static inline bool
6939 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6940 {
6941         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6942                 return true;
6943
6944         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6945                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6946                 return true;
6947
6948         return false;
6949 }
6950
6951 /*
6952  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6953  *  handle.
6954  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6955  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6956  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6957  *  false.
6958  */
6959 static inline bool
6960 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6961 {
6962         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6963                 return false;
6964
6965         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6966                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6967                 return true;
6968
6969         return false;
6970 }
6971
6972
6973 /*
6974  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
6975  * per-cpu capacity than sched_group ref.
6976  */
6977 static inline bool
6978 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
6979 {
6980         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
6981                                                         ref->sgc->max_capacity;
6982 }
6983
6984 static inline enum
6985 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6986                           struct sg_lb_stats *sgs)
6987 {
6988         if (sgs->group_no_capacity)
6989                 return group_overloaded;
6990
6991         if (sg_imbalanced(group))
6992                 return group_imbalanced;
6993
6994         if (sgs->group_misfit_task)
6995                 return group_misfit_task;
6996
6997         return group_other;
6998 }
6999
7000 /**
7001  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7002  * @env: The load balancing environment.
7003  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7004  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7005  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7006  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7007  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7008  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7009  */
7010 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7011                         struct sched_group *group, int load_idx,
7012                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7013                         bool *overload, bool *overutilized)
7014 {
7015         unsigned long load;
7016         int i;
7017
7018         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7019
7020         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7021                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7022
7023                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7024                 if (local_group)
7025                         load = target_load(i, load_idx);
7026                 else
7027                         load = source_load(i, load_idx);
7028
7029                 sgs->group_load += load;
7030                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7031                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7032
7033                 if (rq->nr_running > 1)
7034                         *overload = true;
7035
7036 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7037                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7038                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7039 #endif
7040                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7041                 if (idle_cpu(i))
7042                         sgs->idle_cpus++;
7043
7044                 if (cpu_overutilized(i)) {
7045                         *overutilized = true;
7046                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7047                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7048                 }
7049         }
7050
7051         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7052         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7053         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7054
7055         if (sgs->sum_nr_running)
7056                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7057
7058         sgs->group_weight = group->group_weight;
7059
7060         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7061         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7062 }
7063
7064 /**
7065  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7066  * @env: The load balancing environment.
7067  * @sds: sched_domain statistics
7068  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7069  * @sgs: sched_group statistics
7070  *
7071  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7072  * busiest group.
7073  *
7074  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7075  * busiest group. %false otherwise.
7076  */
7077 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7078                                    struct sd_lb_stats *sds,
7079                                    struct sched_group *sg,
7080                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7081 {
7082         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7083
7084         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7085                 return true;
7086
7087         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7088                 return false;
7089
7090         /*
7091          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7092          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7093          */
7094         if (sgs->group_type == group_other &&
7095             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7096                 return false;
7097
7098         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7099                 return false;
7100
7101         /*
7102          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7103          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7104          */
7105         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7106             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7107                 return false;
7108
7109         /* This is the busiest node in its class. */
7110         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7111                 return true;
7112
7113         /*
7114          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7115          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7116          * higher than ourself as busy.
7117          */
7118         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7119                 if (!sds->busiest)
7120                         return true;
7121
7122                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7123                         return true;
7124         }
7125
7126         return false;
7127 }
7128
7129 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7130 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7131 {
7132         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7133                 return regular;
7134         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7135                 return remote;
7136         return all;
7137 }
7138
7139 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7140 {
7141         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7142                 return regular;
7143         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7144                 return remote;
7145         return all;
7146 }
7147 #else
7148 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7149 {
7150         return all;
7151 }
7152
7153 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7154 {
7155         return regular;
7156 }
7157 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7158
7159 /**
7160  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7161  * @env: The load balancing environment.
7162  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7163  */
7164 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7165 {
7166         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7167         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7168         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7169         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7170         bool overload = false, overutilized = false;
7171
7172         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7173                 prefer_sibling = 1;
7174
7175         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7176
7177         do {
7178                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7179                 int local_group;
7180
7181                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7182                 if (local_group) {
7183                         sds->local = sg;
7184                         sgs = &sds->local_stat;
7185
7186                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7187                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7188                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7189                 }
7190
7191                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7192                                                 &overload, &overutilized);
7193
7194                 if (local_group)
7195                         goto next_group;
7196
7197                 /*
7198                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7199                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7200                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7201                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7202                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7203                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7204                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7205                  * the tasks on the system).
7206                  */
7207                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7208                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7209                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7210                         sgs->group_no_capacity = 1;
7211                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7212                 }
7213
7214                 /*
7215                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7216                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7217                  */
7218                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7219                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7220                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7221                         sgs->group_type = group_other;
7222
7223                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7224                         sds->busiest = sg;
7225                         sds->busiest_stat = *sgs;
7226                 }
7227
7228 next_group:
7229                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7230                 sds->total_load += sgs->group_load;
7231                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7232
7233                 sg = sg->next;
7234         } while (sg != env->sd->groups);
7235
7236         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7237                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7238
7239         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7240
7241         if (!env->sd->parent) {
7242                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7243                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7244                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7245
7246                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7247                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7248                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7249         } else {
7250                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7251                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7252         }
7253 }
7254
7255 /**
7256  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7257  *                      sched doman.
7258  *
7259  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7260  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7261  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7262  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7263  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7264  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7265  *
7266  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7267  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7268  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7269  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7270  * number.
7271  *
7272  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7273  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7274  *
7275  * @env: The load balancing environment.
7276  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7277  */
7278 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7279 {
7280         int busiest_cpu;
7281
7282         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7283                 return 0;
7284
7285         if (!sds->busiest)
7286                 return 0;
7287
7288         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7289         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7290                 return 0;
7291
7292         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7293                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7294                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7295
7296         return 1;
7297 }
7298
7299 /**
7300  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7301  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7302  *                      load balancing.
7303  * @env: The load balancing environment.
7304  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7305  */
7306 static inline
7307 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7308 {
7309         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7310         unsigned int imbn = 2;
7311         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7312         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7313
7314         local = &sds->local_stat;
7315         busiest = &sds->busiest_stat;
7316
7317         if (!local->sum_nr_running)
7318                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7319         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7320                 imbn = 1;
7321
7322         scaled_busy_load_per_task =
7323                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7324                 busiest->group_capacity;
7325
7326         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7327             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7328                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7329                 return;
7330         }
7331
7332         /*
7333          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7334          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7335          * moving them.
7336          */
7337
7338         capa_now += busiest->group_capacity *
7339                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7340         capa_now += local->group_capacity *
7341                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7342         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7343
7344         /* Amount of load we'd subtract */
7345         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7346                 capa_move += busiest->group_capacity *
7347                             min(busiest->load_per_task,
7348                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7349         }
7350
7351         /* Amount of load we'd add */
7352         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7353             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7354                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7355                       local->group_capacity;
7356         } else {
7357                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7358                       local->group_capacity;
7359         }
7360         capa_move += local->group_capacity *
7361                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7362         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7363
7364         /* Move if we gain throughput */
7365         if (capa_move > capa_now)
7366                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7367 }
7368
7369 /**
7370  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7371  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7372  * @env: load balance environment
7373  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7374  */
7375 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7376 {
7377         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7378         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7379
7380         local = &sds->local_stat;
7381         busiest = &sds->busiest_stat;
7382
7383         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7384                 /*
7385                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7386                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7387                  */
7388                 busiest->load_per_task =
7389                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7390         }
7391
7392         /*
7393          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7394          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7395          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7396          */
7397         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7398             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7399                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7400                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7401                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7402                         return;
7403                 }
7404
7405                 /*
7406                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7407                  * cycles to maximize throughput
7408                  */
7409                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7410                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7411                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7412                         return;
7413                 }
7414
7415                 env->imbalance = 0;
7416                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7417         }
7418
7419         /*
7420          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7421          */
7422         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7423             local->group_type   == group_overloaded) {
7424                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7425                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7426                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7427                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7428                 else
7429                         load_above_capacity = ~0UL;
7430         }
7431
7432         /*
7433          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7434          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7435          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7436          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7437          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7438          * for the minimum possible imbalance.
7439          */
7440         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7441
7442         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7443         env->imbalance = min(
7444                 max_pull * busiest->group_capacity,
7445                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7446         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7447
7448         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7449         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7450                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7451                                      busiest->group_misfit_task);
7452
7453         /*
7454          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7455          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7456          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7457          * moved
7458          */
7459         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7460                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7461 }
7462
7463 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7464
7465 /**
7466  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7467  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7468  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7469  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7470  * such a group exists.
7471  *
7472  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7473  * to restore balance.
7474  *
7475  * @env: The load balancing environment.
7476  *
7477  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7478  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7479  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7480  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7481  */
7482 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7483 {
7484         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7485         struct sd_lb_stats sds;
7486
7487         init_sd_lb_stats(&sds);
7488
7489         /*
7490          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7491          * this level.
7492          */
7493         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7494
7495         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7496                 goto out_balanced;
7497
7498         local = &sds.local_stat;
7499         busiest = &sds.busiest_stat;
7500
7501         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7502         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7503             check_asym_packing(env, &sds))
7504                 return sds.busiest;
7505
7506         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7507         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7508                 goto out_balanced;
7509
7510         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7511                                                 / sds.total_capacity;
7512
7513         /*
7514          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7515          * work because they assume all things are equal, which typically
7516          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7517          */
7518         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7519                 goto force_balance;
7520
7521         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7522         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7523             busiest->group_no_capacity)
7524                 goto force_balance;
7525
7526         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7527         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7528                 goto force_balance;
7529         }
7530
7531         /*
7532          * If the local group is busier than the selected busiest group
7533          * don't try and pull any tasks.
7534          */
7535         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7536                 goto out_balanced;
7537
7538         /*
7539          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7540          * average load.
7541          */
7542         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7543                 goto out_balanced;
7544
7545         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7546                 /*
7547                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7548                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7549                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7550                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7551                  * might end up to just move the imbalance on another group
7552                  */
7553                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7554                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7555                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7556                         goto out_balanced;
7557         } else {
7558                 /*
7559                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7560                  * imbalance_pct to be conservative.
7561                  */
7562                 if (100 * busiest->avg_load <=
7563                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7564                         goto out_balanced;
7565         }
7566
7567 force_balance:
7568         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7569         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7570         calculate_imbalance(env, &sds);
7571         return sds.busiest;
7572
7573 out_balanced:
7574         env->imbalance = 0;
7575         return NULL;
7576 }
7577
7578 /*
7579  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7580  */
7581 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7582                                      struct sched_group *group)
7583 {
7584         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7585         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7586         int i;
7587
7588         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7589                 unsigned long capacity, wl;
7590                 enum fbq_type rt;
7591
7592                 rq = cpu_rq(i);
7593                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7594
7595                 /*
7596                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7597                  *  - regular: there are !numa tasks
7598                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7599                  *  - all:     there is no distinction
7600                  *
7601                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7602                  * ignore those when there's better options.
7603                  *
7604                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7605                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7606                  * queue by moving tasks around inside the node.
7607                  *
7608                  * If we cannot move enough load due to this classification
7609                  * the next pass will adjust the group classification and
7610                  * allow migration of more tasks.
7611                  *
7612                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7613                  */
7614                 if (rt > env->fbq_type)
7615                         continue;
7616
7617                 capacity = capacity_of(i);
7618
7619                 wl = weighted_cpuload(i);
7620
7621                 /*
7622                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7623                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7624                  */
7625
7626                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7627                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7628                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7629                         continue;
7630
7631                 /*
7632                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7633                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7634                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7635                  * potentially running at a lower capacity.
7636                  *
7637                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7638                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7639                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7640                  * our previous maximum.
7641                  */
7642                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7643                         busiest_load = wl;
7644                         busiest_capacity = capacity;
7645                         busiest = rq;
7646                 }
7647         }
7648
7649         return busiest;
7650 }
7651
7652 /*
7653  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7654  * so long as it is large enough.
7655  */
7656 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7657
7658 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7659 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7660
7661 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7662 {
7663         struct sched_domain *sd = env->sd;
7664
7665         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7666
7667                 /*
7668                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7669                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7670                  * lowest numbered CPUs.
7671                  */
7672                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7673                         return 1;
7674         }
7675
7676         /*
7677          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7678          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7679          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7680          * available on dst_cpu.
7681          */
7682         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7683             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7684                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7685                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7686                         return 1;
7687         }
7688
7689         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7690                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7691                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7692                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7693                         return 1;
7694         }
7695
7696         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7697 }
7698
7699 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7700
7701 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7702 {
7703         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7704         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7705         int cpu, balance_cpu = -1;
7706
7707         /*
7708          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7709          * to do the newly idle load balance.
7710          */
7711         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7712                 return 1;
7713
7714         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7715         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7716         /* Try to find first idle cpu */
7717         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7718                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7719                         continue;
7720
7721                 balance_cpu = cpu;
7722                 break;
7723         }
7724
7725         if (balance_cpu == -1)
7726                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7727
7728         /*
7729          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7730          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7731          */
7732         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7733 }
7734
7735 /*
7736  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7737  * tasks if there is an imbalance.
7738  */
7739 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7740                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7741                         int *continue_balancing)
7742 {
7743         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7744         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7745         struct sched_group *group;
7746         struct rq *busiest;
7747         unsigned long flags;
7748         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7749
7750         struct lb_env env = {
7751                 .sd             = sd,
7752                 .dst_cpu        = this_cpu,
7753                 .dst_rq         = this_rq,
7754                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7755                 .idle           = idle,
7756                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7757                 .cpus           = cpus,
7758                 .fbq_type       = all,
7759                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7760         };
7761
7762         /*
7763          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7764          * other cpus in our group
7765          */
7766         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7767                 env.dst_grpmask = NULL;
7768
7769         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7770
7771         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7772
7773 redo:
7774         if (!should_we_balance(&env)) {
7775                 *continue_balancing = 0;
7776                 goto out_balanced;
7777         }
7778
7779         group = find_busiest_group(&env);
7780         if (!group) {
7781                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7782                 goto out_balanced;
7783         }
7784
7785         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7786         if (!busiest) {
7787                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7788                 goto out_balanced;
7789         }
7790
7791         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7792
7793         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7794
7795         env.src_cpu = busiest->cpu;
7796         env.src_rq = busiest;
7797
7798         ld_moved = 0;
7799         if (busiest->nr_running > 1) {
7800                 /*
7801                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7802                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7803                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7804                  * correctly treated as an imbalance.
7805                  */
7806                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7807                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7808
7809 more_balance:
7810                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7811
7812                 /*
7813                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7814                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7815                  */
7816                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7817                 /*
7818                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7819                  */
7820                 if (cur_ld_moved)
7821                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7822
7823                 /*
7824                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7825                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7826                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7827                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7828                  * See task_rq_lock() family for the details.
7829                  */
7830
7831                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7832
7833                 if (cur_ld_moved) {
7834                         attach_tasks(&env);
7835                         ld_moved += cur_ld_moved;
7836                 }
7837
7838                 local_irq_restore(flags);
7839
7840                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7841                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7842                         goto more_balance;
7843                 }
7844
7845                 /*
7846                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7847                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7848                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7849                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7850                  * sched_group.
7851                  *
7852                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7853                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7854                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7855                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7856                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7857                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7858                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7859                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7860                  * This however should not happen so much in practice and
7861                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7862                  * excess load moved.
7863                  */
7864                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7865
7866                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7867                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7868
7869                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7870                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7871                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7872                         env.loop         = 0;
7873                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7874
7875                         /*
7876                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7877                          * need to continue with same src_cpu.
7878                          */
7879                         goto more_balance;
7880                 }
7881
7882                 /*
7883                  * We failed to reach balance because of affinity.
7884                  */
7885                 if (sd_parent) {
7886                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7887
7888                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7889                                 *group_imbalance = 1;
7890                 }
7891
7892                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7893                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7894                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7895                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7896                                 env.loop = 0;
7897                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7898                                 goto redo;
7899                         }
7900                         goto out_all_pinned;
7901                 }
7902         }
7903
7904         if (!ld_moved) {
7905                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7906                 /*
7907                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7908                  * We do not want newidle balance, which can be very
7909                  * frequent, pollute the failure counter causing
7910                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7911                  */
7912                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7913                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7914                                 sd->nr_balance_failed++;
7915
7916                 if (need_active_balance(&env)) {
7917                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7918
7919                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7920                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7921                          * moved to this_cpu
7922                          */
7923                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7924                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7925                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7926                                                             flags);
7927                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7928                                 goto out_one_pinned;
7929                         }
7930
7931                         /*
7932                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7933                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7934                          * only after active load balance is finished.
7935                          */
7936                         if (!busiest->active_balance) {
7937                                 busiest->active_balance = 1;
7938                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7939                                 active_balance = 1;
7940                         }
7941                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7942
7943                         if (active_balance) {
7944                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7945                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7946                                         &busiest->active_balance_work);
7947                         }
7948
7949                         /*
7950                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7951                          * counter.
7952                          */
7953                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7954                 }
7955         } else
7956                 sd->nr_balance_failed = 0;
7957
7958         if (likely(!active_balance)) {
7959                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7960                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7961         } else {
7962                 /*
7963                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7964                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7965                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7966                  * detach_tasks).
7967                  */
7968                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7969                         sd->balance_interval *= 2;
7970         }
7971
7972         goto out;
7973
7974 out_balanced:
7975         /*
7976          * We reach balance although we may have faced some affinity
7977          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7978          */
7979         if (sd_parent) {
7980                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7981
7982                 if (*group_imbalance)
7983                         *group_imbalance = 0;
7984         }
7985
7986 out_all_pinned:
7987         /*
7988          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7989          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7990          * can try to migrate them.
7991          */
7992         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7993
7994         sd->nr_balance_failed = 0;
7995
7996 out_one_pinned:
7997         /* tune up the balancing interval */
7998         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7999                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8000                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8001                 sd->balance_interval *= 2;
8002
8003         ld_moved = 0;
8004 out:
8005         return ld_moved;
8006 }
8007
8008 static inline unsigned long
8009 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8010 {
8011         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8012
8013         if (cpu_busy)
8014                 interval *= sd->busy_factor;
8015
8016         /* scale ms to jiffies */
8017         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8018         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8019
8020         return interval;
8021 }
8022
8023 static inline void
8024 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8025 {
8026         unsigned long interval, next;
8027
8028         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8029         next = sd->last_balance + interval;
8030
8031         if (time_after(*next_balance, next))
8032                 *next_balance = next;
8033 }
8034
8035 /*
8036  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8037  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8038  */
8039 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8040 {
8041         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8042         int this_cpu = this_rq->cpu;
8043         struct sched_domain *sd;
8044         int pulled_task = 0;
8045         u64 curr_cost = 0;
8046
8047         idle_enter_fair(this_rq);
8048
8049         /*
8050          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8051          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8052          */
8053         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8054
8055         if (!energy_aware() &&
8056             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8057              !this_rq->rd->overload)) {
8058                 rcu_read_lock();
8059                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8060                 if (sd)
8061                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8062                 rcu_read_unlock();
8063
8064                 goto out;
8065         }
8066
8067         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8068
8069         update_blocked_averages(this_cpu);
8070         rcu_read_lock();
8071         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8072                 int continue_balancing = 1;
8073                 u64 t0, domain_cost;
8074
8075                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8076                         continue;
8077
8078                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8079                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8080                         break;
8081                 }
8082
8083                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8084                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8085
8086                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8087                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8088                                                    &continue_balancing);
8089
8090                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8091                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8092                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8093
8094                         curr_cost += domain_cost;
8095                 }
8096
8097                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8098
8099                 /*
8100                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8101                  * now runnable tasks on this rq.
8102                  */
8103                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8104                         break;
8105         }
8106         rcu_read_unlock();
8107
8108         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8109
8110         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8111                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8112
8113         /*
8114          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8115          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8116          * pretend we pulled a task.
8117          */
8118         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8119                 pulled_task = 1;
8120
8121 out:
8122         /* Move the next balance forward */
8123         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8124                 this_rq->next_balance = next_balance;
8125
8126         /* Is there a task of a high priority class? */
8127         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8128                 pulled_task = -1;
8129
8130         if (pulled_task) {
8131                 idle_exit_fair(this_rq);
8132                 this_rq->idle_stamp = 0;
8133         }
8134
8135         return pulled_task;
8136 }
8137
8138 /*
8139  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8140  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8141  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8142  * avoids physical / logical imbalances.
8143  */
8144 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8145 {
8146         struct rq *busiest_rq = data;
8147         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8148         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8149         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8150         struct sched_domain *sd;
8151         struct task_struct *p = NULL;
8152
8153         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8154
8155         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8156         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8157                      !busiest_rq->active_balance))
8158                 goto out_unlock;
8159
8160         /* Is there any task to move? */
8161         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8162                 goto out_unlock;
8163
8164         /*
8165          * This condition is "impossible", if it occurs
8166          * we need to fix it. Originally reported by
8167          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8168          */
8169         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8170
8171         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8172         rcu_read_lock();
8173         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8174                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8175                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8176                                 break;
8177         }
8178
8179         if (likely(sd)) {
8180                 struct lb_env env = {
8181                         .sd             = sd,
8182                         .dst_cpu        = target_cpu,
8183                         .dst_rq         = target_rq,
8184                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8185                         .src_rq         = busiest_rq,
8186                         .idle           = CPU_IDLE,
8187                 };
8188
8189                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8190
8191                 p = detach_one_task(&env);
8192                 if (p) {
8193                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8194                         /*
8195                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8196                          */
8197                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8198                 }
8199                 else
8200                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8201         }
8202         rcu_read_unlock();
8203 out_unlock:
8204         busiest_rq->active_balance = 0;
8205         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8206
8207         if (p)
8208                 attach_one_task(target_rq, p);
8209
8210         local_irq_enable();
8211
8212         return 0;
8213 }
8214
8215 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8216 {
8217         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8218 }
8219
8220 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8221 /*
8222  * idle load balancing details
8223  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8224  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8225  *   load balancing for all the idle CPUs.
8226  */
8227 static struct {
8228         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8229         atomic_t nr_cpus;
8230         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8231 } nohz ____cacheline_aligned;
8232
8233 static inline int find_new_ilb(void)
8234 {
8235         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8236
8237         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8238                 return ilb;
8239
8240         return nr_cpu_ids;
8241 }
8242
8243 /*
8244  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8245  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8246  * CPU (if there is one).
8247  */
8248 static void nohz_balancer_kick(void)
8249 {
8250         int ilb_cpu;
8251
8252         nohz.next_balance++;
8253
8254         ilb_cpu = find_new_ilb();
8255
8256         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8257                 return;
8258
8259         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8260                 return;
8261         /*
8262          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8263          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8264          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8265          * will be run before returning from the IPI.
8266          */
8267         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8268         return;
8269 }
8270
8271 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8272 {
8273         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8274                 /*
8275                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8276                  */
8277                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8278                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8279                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8280                 }
8281                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8282         }
8283 }
8284
8285 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8286 {
8287         struct sched_domain *sd;
8288         int cpu = smp_processor_id();
8289
8290         rcu_read_lock();
8291         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8292
8293         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8294                 goto unlock;
8295         sd->nohz_idle = 0;
8296
8297         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8298 unlock:
8299         rcu_read_unlock();
8300 }
8301
8302 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8303 {
8304         struct sched_domain *sd;
8305         int cpu = smp_processor_id();
8306
8307         rcu_read_lock();
8308         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8309
8310         if (!sd || sd->nohz_idle)
8311                 goto unlock;
8312         sd->nohz_idle = 1;
8313
8314         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8315 unlock:
8316         rcu_read_unlock();
8317 }
8318
8319 /*
8320  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8321  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8322  */
8323 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8324 {
8325         /*
8326          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8327          */
8328         if (!cpu_active(cpu))
8329                 return;
8330
8331         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8332                 return;
8333
8334         /*
8335          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8336          */
8337         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8338                 return;
8339
8340         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8341         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8342         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8343 }
8344
8345 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8346                                         unsigned long action, void *hcpu)
8347 {
8348         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8349         case CPU_DYING:
8350                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8351                 return NOTIFY_OK;
8352         default:
8353                 return NOTIFY_DONE;
8354         }
8355 }
8356 #endif
8357
8358 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8359
8360 /*
8361  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8362  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8363  */
8364 void update_max_interval(void)
8365 {
8366         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8367 }
8368
8369 /*
8370  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8371  * and initiates a balancing operation if so.
8372  *
8373  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8374  */
8375 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8376 {
8377         int continue_balancing = 1;
8378         int cpu = rq->cpu;
8379         unsigned long interval;
8380         struct sched_domain *sd;
8381         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8382         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8383         int update_next_balance = 0;
8384         int need_serialize, need_decay = 0;
8385         u64 max_cost = 0;
8386
8387         update_blocked_averages(cpu);
8388
8389         rcu_read_lock();
8390         for_each_domain(cpu, sd) {
8391                 /*
8392                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8393                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8394                  */
8395                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8396                         sd->max_newidle_lb_cost =
8397                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8398                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8399                         need_decay = 1;
8400                 }
8401                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8402
8403                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8404                         continue;
8405
8406                 /*
8407                  * Stop the load balance at this level. There is another
8408                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8409                  * actively.
8410                  */
8411                 if (!continue_balancing) {
8412                         if (need_decay)
8413                                 continue;
8414                         break;
8415                 }
8416
8417                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8418
8419                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8420                 if (need_serialize) {
8421                         if (!spin_trylock(&balancing))
8422                                 goto out;
8423                 }
8424
8425                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8426                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8427                                 /*
8428                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8429                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8430                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8431                                  */
8432                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8433                         }
8434                         sd->last_balance = jiffies;
8435                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8436                 }
8437                 if (need_serialize)
8438                         spin_unlock(&balancing);
8439 out:
8440                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8441                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8442                         update_next_balance = 1;
8443                 }
8444         }
8445         if (need_decay) {
8446                 /*
8447                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8448                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8449                  */
8450                 rq->max_idle_balance_cost =
8451                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8452         }
8453         rcu_read_unlock();
8454
8455         /*
8456          * next_balance will be updated only when there is a need.
8457          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8458          * updated.
8459          */
8460         if (likely(update_next_balance)) {
8461                 rq->next_balance = next_balance;
8462
8463 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8464                 /*
8465                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8466                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8467                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8468                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8469                  * balance for itself and we need to update the
8470                  * nohz.next_balance accordingly.
8471                  */
8472                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8473                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8474 #endif
8475         }
8476 }
8477
8478 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8479 /*
8480  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8481  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8482  */
8483 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8484 {
8485         int this_cpu = this_rq->cpu;
8486         struct rq *rq;
8487         int balance_cpu;
8488         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8489         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8490         int update_next_balance = 0;
8491
8492         if (idle != CPU_IDLE ||
8493             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8494                 goto end;
8495
8496         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8497                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8498                         continue;
8499
8500                 /*
8501                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8502                  * work being done for other cpus. Next load
8503                  * balancing owner will pick it up.
8504                  */
8505                 if (need_resched())
8506                         break;
8507
8508                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8509
8510                 /*
8511                  * If time for next balance is due,
8512                  * do the balance.
8513                  */
8514                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8515                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8516                         update_rq_clock(rq);
8517                         update_idle_cpu_load(rq);
8518                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8519                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8520                 }
8521
8522                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8523                         next_balance = rq->next_balance;
8524                         update_next_balance = 1;
8525                 }
8526         }
8527
8528         /*
8529          * next_balance will be updated only when there is a need.
8530          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8531          * updated.
8532          */
8533         if (likely(update_next_balance))
8534                 nohz.next_balance = next_balance;
8535 end:
8536         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8537 }
8538
8539 /*
8540  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8541  * of an idle cpu in the system.
8542  *   - This rq has more than one task.
8543  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8544  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8545  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8546  *     multiple busy cpu.
8547  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8548  *     domain span are idle.
8549  */
8550 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8551 {
8552         unsigned long now = jiffies;
8553         struct sched_domain *sd;
8554         struct sched_group_capacity *sgc;
8555         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8556         bool kick = false;
8557
8558         if (unlikely(rq->idle_balance))
8559                 return false;
8560
8561        /*
8562         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8563         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8564         */
8565         set_cpu_sd_state_busy();
8566         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8567
8568         /*
8569          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8570          * balancing.
8571          */
8572         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8573                 return false;
8574
8575         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8576                 return false;
8577
8578         if (rq->nr_running >= 2 &&
8579             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8580                 return true;
8581
8582         rcu_read_lock();
8583         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8584         if (sd && !energy_aware()) {
8585                 sgc = sd->groups->sgc;
8586                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8587
8588                 if (nr_busy > 1) {
8589                         kick = true;
8590                         goto unlock;
8591                 }
8592
8593         }
8594
8595         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8596         if (sd) {
8597                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8598                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8599                         kick = true;
8600                         goto unlock;
8601                 }
8602         }
8603
8604         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8605         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8606                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8607                 kick = true;
8608                 goto unlock;
8609         }
8610
8611 unlock:
8612         rcu_read_unlock();
8613         return kick;
8614 }
8615 #else
8616 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8617 #endif
8618
8619 /*
8620  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8621  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8622  */
8623 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8624 {
8625         struct rq *this_rq = this_rq();
8626         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8627                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8628
8629         /*
8630          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8631          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8632          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8633          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8634          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8635          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8636          */
8637         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8638         rebalance_domains(this_rq, idle);
8639 }
8640
8641 /*
8642  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8643  */
8644 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8645 {
8646         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8647         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8648                 return;
8649
8650         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8651                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8652 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8653         if (nohz_kick_needed(rq))
8654                 nohz_balancer_kick();
8655 #endif
8656 }
8657
8658 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8659 {
8660         update_sysctl();
8661
8662         update_runtime_enabled(rq);
8663 }
8664
8665 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8666 {
8667         update_sysctl();
8668
8669         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8670         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8671 }
8672
8673 #endif /* CONFIG_SMP */
8674
8675 /*
8676  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8677  */
8678 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8679 {
8680         struct cfs_rq *cfs_rq;
8681         struct sched_entity *se = &curr->se;
8682
8683         for_each_sched_entity(se) {
8684                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8685                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8686         }
8687
8688         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8689                 task_tick_numa(rq, curr);
8690
8691         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8692                 rq->rd->overutilized = true;
8693
8694         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8695 }
8696
8697 /*
8698  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8699  *  - child not yet on the tasklist
8700  *  - preemption disabled
8701  */
8702 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8703 {
8704         struct cfs_rq *cfs_rq;
8705         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8706         int this_cpu = smp_processor_id();
8707         struct rq *rq = this_rq();
8708         unsigned long flags;
8709
8710         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8711
8712         update_rq_clock(rq);
8713
8714         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8715         curr = cfs_rq->curr;
8716
8717         /*
8718          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8719          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8720          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8721          * of child point to valid ones.
8722          */
8723         rcu_read_lock();
8724         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8725         rcu_read_unlock();
8726
8727         update_curr(cfs_rq);
8728
8729         if (curr)
8730                 se->vruntime = curr->vruntime;
8731         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8732
8733         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8734                 /*
8735                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8736                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8737                  */
8738                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8739                 resched_curr(rq);
8740         }
8741
8742         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8743
8744         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8745 }
8746
8747 /*
8748  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8749  * the current task.
8750  */
8751 static void
8752 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8753 {
8754         if (!task_on_rq_queued(p))
8755                 return;
8756
8757         /*
8758          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8759          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8760          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8761          */
8762         if (rq->curr == p) {
8763                 if (p->prio > oldprio)
8764                         resched_curr(rq);
8765         } else
8766                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8767 }
8768
8769 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8770 {
8771         struct sched_entity *se = &p->se;
8772
8773         /*
8774          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8775          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8776          * vruntime.
8777          */
8778         if (p->on_rq)
8779                 return true;
8780
8781         /*
8782          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8783          * But there are some cases where it has already been normalized:
8784          *
8785          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8786          *   wake_up_new_task().
8787          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8788          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8789          */
8790         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8791                 return true;
8792
8793         return false;
8794 }
8795
8796 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8797 {
8798         struct sched_entity *se = &p->se;
8799         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8800
8801         if (!vruntime_normalized(p)) {
8802                 /*
8803                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8804                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8805                  */
8806                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8807                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8808         }
8809
8810         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8811         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8812 }
8813
8814 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8815 {
8816         struct sched_entity *se = &p->se;
8817         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8818
8819 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8820         /*
8821          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8822          * class maintain depth value), reset depth properly.
8823          */
8824         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8825 #endif
8826
8827         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8828         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8829
8830         if (!vruntime_normalized(p))
8831                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8832 }
8833
8834 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8835 {
8836         detach_task_cfs_rq(p);
8837 }
8838
8839 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8840 {
8841         attach_task_cfs_rq(p);
8842
8843         if (task_on_rq_queued(p)) {
8844                 /*
8845                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8846                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8847                  * if we can still preempt the current task.
8848                  */
8849                 if (rq->curr == p)
8850                         resched_curr(rq);
8851                 else
8852                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8853         }
8854 }
8855
8856 /* Account for a task changing its policy or group.
8857  *
8858  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8859  * migrates between groups/classes.
8860  */
8861 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8862 {
8863         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8864
8865         for_each_sched_entity(se) {
8866                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8867
8868                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8869                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8870                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8871         }
8872 }
8873
8874 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8875 {
8876         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8877         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8878 #ifndef CONFIG_64BIT
8879         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8880 #endif
8881 #ifdef CONFIG_SMP
8882         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8883         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8884 #endif
8885 }
8886
8887 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8888 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8889 {
8890         detach_task_cfs_rq(p);
8891         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8892
8893 #ifdef CONFIG_SMP
8894         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8895         p->se.avg.last_update_time = 0;
8896 #endif
8897         attach_task_cfs_rq(p);
8898 }
8899
8900 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8901 {
8902         int i;
8903
8904         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8905
8906         for_each_possible_cpu(i) {
8907                 if (tg->cfs_rq)
8908                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8909                 if (tg->se) {
8910                         if (tg->se[i])
8911                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8912                         kfree(tg->se[i]);
8913                 }
8914         }
8915
8916         kfree(tg->cfs_rq);
8917         kfree(tg->se);
8918 }
8919
8920 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8921 {
8922         struct cfs_rq *cfs_rq;
8923         struct sched_entity *se;
8924         int i;
8925
8926         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8927         if (!tg->cfs_rq)
8928                 goto err;
8929         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8930         if (!tg->se)
8931                 goto err;
8932
8933         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8934
8935         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8936
8937         for_each_possible_cpu(i) {
8938                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8939                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8940                 if (!cfs_rq)
8941                         goto err;
8942
8943                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8944                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8945                 if (!se)
8946                         goto err_free_rq;
8947
8948                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8949                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8950                 init_entity_runnable_average(se);
8951         }
8952
8953         return 1;
8954
8955 err_free_rq:
8956         kfree(cfs_rq);
8957 err:
8958         return 0;
8959 }
8960
8961 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8962 {
8963         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8964         unsigned long flags;
8965
8966         /*
8967         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8968         * check on_list without danger of it being re-added.
8969         */
8970         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8971                 return;
8972
8973         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8974         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8975         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8976 }
8977
8978 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8979                         struct sched_entity *se, int cpu,
8980                         struct sched_entity *parent)
8981 {
8982         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8983
8984         cfs_rq->tg = tg;
8985         cfs_rq->rq = rq;
8986         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8987
8988         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8989         tg->se[cpu] = se;
8990
8991         /* se could be NULL for root_task_group */
8992         if (!se)
8993                 return;
8994
8995         if (!parent) {
8996                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8997                 se->depth = 0;
8998         } else {
8999                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9000                 se->depth = parent->depth + 1;
9001         }
9002
9003         se->my_q = cfs_rq;
9004         /* guarantee group entities always have weight */
9005         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9006         se->parent = parent;
9007 }
9008
9009 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9010
9011 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9012 {
9013         int i;
9014         unsigned long flags;
9015
9016         /*
9017          * We can't change the weight of the root cgroup.
9018          */
9019         if (!tg->se[0])
9020                 return -EINVAL;
9021
9022         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9023
9024         mutex_lock(&shares_mutex);
9025         if (tg->shares == shares)
9026                 goto done;
9027
9028         tg->shares = shares;
9029         for_each_possible_cpu(i) {
9030                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9031                 struct sched_entity *se;
9032
9033                 se = tg->se[i];
9034                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9035                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9036
9037                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9038                 update_rq_clock(rq);
9039                 for_each_sched_entity(se)
9040                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9041                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9042         }
9043
9044 done:
9045         mutex_unlock(&shares_mutex);
9046         return 0;
9047 }
9048 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9049
9050 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9051
9052 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9053 {
9054         return 1;
9055 }
9056
9057 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9058
9059 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9060
9061
9062 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9063 {
9064         struct sched_entity *se = &task->se;
9065         unsigned int rr_interval = 0;
9066
9067         /*
9068          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9069          * idle runqueue:
9070          */
9071         if (rq->cfs.load.weight)
9072                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9073
9074         return rr_interval;
9075 }
9076
9077 /*
9078  * All the scheduling class methods:
9079  */
9080 const struct sched_class fair_sched_class = {
9081         .next                   = &idle_sched_class,
9082         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9083         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9084         .yield_task             = yield_task_fair,
9085         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9086
9087         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9088
9089         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9090         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9091
9092 #ifdef CONFIG_SMP
9093         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9094         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9095
9096         .rq_online              = rq_online_fair,
9097         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9098
9099         .task_waking            = task_waking_fair,
9100         .task_dead              = task_dead_fair,
9101         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9102 #endif
9103
9104         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9105         .task_tick              = task_tick_fair,
9106         .task_fork              = task_fork_fair,
9107
9108         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9109         .switched_from          = switched_from_fair,
9110         .switched_to            = switched_to_fair,
9111
9112         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9113
9114         .update_curr            = update_curr_fair,
9115
9116 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9117         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9118 #endif
9119 };
9120
9121 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9122 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9123 {
9124         struct cfs_rq *cfs_rq;
9125
9126         rcu_read_lock();
9127         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9128                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9129         rcu_read_unlock();
9130 }
9131
9132 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9133 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9134 {
9135         int node;
9136         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9137
9138         for_each_online_node(node) {
9139                 if (p->numa_faults) {
9140                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9141                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9142                 }
9143                 if (p->numa_group) {
9144                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9145                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9146                 }
9147                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9148         }
9149 }
9150 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9151 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9152
9153 __init void init_sched_fair_class(void)
9154 {
9155 #ifdef CONFIG_SMP
9156         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9157
9158 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9159         nohz.next_balance = jiffies;
9160         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9161         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9162 #endif
9163 #endif /* SMP */
9164
9165 }