efc65c3db6b538d385a801afcf719e827a4e244f
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
691 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
692 #else
693 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
694 {
695 }
696 #endif
697
698 /*
699  * Update the current task's runtime statistics.
700  */
701 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
702 {
703         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
704         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
705         u64 delta_exec;
706
707         if (unlikely(!curr))
708                 return;
709
710         delta_exec = now - curr->exec_start;
711         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
712                 return;
713
714         curr->exec_start = now;
715
716         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
717                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
718
719         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
720         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
721
722         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
723         update_min_vruntime(cfs_rq);
724
725         if (entity_is_task(curr)) {
726                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
727
728                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
729                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
730                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
731         }
732
733         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
734 }
735
736 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
737 {
738         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
739 }
740
741 static inline void
742 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
743 {
744         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
745 }
746
747 /*
748  * Task is being enqueued - update stats:
749  */
750 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
751 {
752         /*
753          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
754          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
755          */
756         if (se != cfs_rq->curr)
757                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
758 }
759
760 static void
761 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
762 {
763         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
764                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
765         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
766         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
767                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
768 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
769         if (entity_is_task(se)) {
770                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
771                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
772         }
773 #endif
774         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
775 }
776
777 static inline void
778 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
779 {
780         /*
781          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
782          * waiting task:
783          */
784         if (se != cfs_rq->curr)
785                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
786 }
787
788 /*
789  * We are picking a new current task - update its stats:
790  */
791 static inline void
792 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
793 {
794         /*
795          * We are starting a new run period:
796          */
797         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
798 }
799
800 /**************************************************
801  * Scheduling class queueing methods:
802  */
803
804 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
805 /*
806  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
807  * calculated based on the tasks virtual memory size and
808  * numa_balancing_scan_size.
809  */
810 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
811 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
812
813 /* Portion of address space to scan in MB */
814 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
815
816 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
817 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
818
819 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
820 {
821         unsigned long rss = 0;
822         unsigned long nr_scan_pages;
823
824         /*
825          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
826          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
827          * on resident pages
828          */
829         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
830         rss = get_mm_rss(p->mm);
831         if (!rss)
832                 rss = nr_scan_pages;
833
834         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
835         return rss / nr_scan_pages;
836 }
837
838 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
839 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
840
841 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
842 {
843         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
844         unsigned int scan, floor;
845         unsigned int windows = 1;
846
847         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
848                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
849         floor = 1000 / windows;
850
851         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
852         return max_t(unsigned int, floor, scan);
853 }
854
855 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
856 {
857         unsigned int smin = task_scan_min(p);
858         unsigned int smax;
859
860         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
861         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
862         return max(smin, smax);
863 }
864
865 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
866 {
867         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
868         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
869 }
870
871 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
872 {
873         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
874         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
875 }
876
877 struct numa_group {
878         atomic_t refcount;
879
880         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
881         int nr_tasks;
882         pid_t gid;
883
884         struct rcu_head rcu;
885         nodemask_t active_nodes;
886         unsigned long total_faults;
887         /*
888          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
889          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
890          * more by CPU use than by memory faults.
891          */
892         unsigned long *faults_cpu;
893         unsigned long faults[0];
894 };
895
896 /* Shared or private faults. */
897 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
898
899 /* Memory and CPU locality */
900 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
901
902 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
903 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
904
905 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
906 {
907         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
908 }
909
910 /*
911  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
912  * occupy the first half of the array. The second half of the
913  * array is for current counters, which are averaged into the
914  * first set by task_numa_placement.
915  */
916 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
917 {
918         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
919 }
920
921 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
922 {
923         if (!p->numa_faults)
924                 return 0;
925
926         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
927                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
928 }
929
930 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
931 {
932         if (!p->numa_group)
933                 return 0;
934
935         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
936                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
937 }
938
939 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
940 {
941         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
942                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
943 }
944
945 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
946 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
947                                         int maxdist, bool task)
948 {
949         unsigned long score = 0;
950         int node;
951
952         /*
953          * All nodes are directly connected, and the same distance
954          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
955          */
956         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
957                 return 0;
958
959         /*
960          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
961          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
962          */
963         for_each_online_node(node) {
964                 unsigned long faults;
965                 int dist = node_distance(nid, node);
966
967                 /*
968                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
969                  * for placement; nid was already counted.
970                  */
971                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
972                         continue;
973
974                 /*
975                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
976                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
977                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
978                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
979                  * of each group. Skip other nodes.
980                  */
981                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
982                                         dist > maxdist)
983                         continue;
984
985                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
986                 if (task)
987                         faults = task_faults(p, node);
988                 else
989                         faults = group_faults(p, node);
990
991                 /*
992                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
993                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
994                  * directly connected bounce traffic through intermediate
995                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
996                  * The further away a node is, the less the faults count.
997                  * This seems to result in good task placement.
998                  */
999                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1000                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1001                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1002                 }
1003
1004                 score += faults;
1005         }
1006
1007         return score;
1008 }
1009
1010 /*
1011  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1012  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1013  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1014  * evenly spread out between numa nodes.
1015  */
1016 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1017                                         int dist)
1018 {
1019         unsigned long faults, total_faults;
1020
1021         if (!p->numa_faults)
1022                 return 0;
1023
1024         total_faults = p->total_numa_faults;
1025
1026         if (!total_faults)
1027                 return 0;
1028
1029         faults = task_faults(p, nid);
1030         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1031
1032         return 1000 * faults / total_faults;
1033 }
1034
1035 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1036                                          int dist)
1037 {
1038         unsigned long faults, total_faults;
1039
1040         if (!p->numa_group)
1041                 return 0;
1042
1043         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1044
1045         if (!total_faults)
1046                 return 0;
1047
1048         faults = group_faults(p, nid);
1049         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1050
1051         return 1000 * faults / total_faults;
1052 }
1053
1054 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1055                                 int src_nid, int dst_cpu)
1056 {
1057         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1058         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1059         int last_cpupid, this_cpupid;
1060
1061         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1062
1063         /*
1064          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1065          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1066          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1067          *
1068          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1069          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1070          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1071          *
1072          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1073          * same result twice in a row, given these samples are fully
1074          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1075          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1076          *
1077          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1078          * act on an unlikely task<->page relation.
1079          */
1080         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1081         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1082                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1083                 return false;
1084
1085         /* Always allow migrate on private faults */
1086         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1087                 return true;
1088
1089         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1090         if (!ng)
1091                 return true;
1092
1093         /*
1094          * Do not migrate if the destination is not a node that
1095          * is actively used by this numa group.
1096          */
1097         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1098                 return false;
1099
1100         /*
1101          * Source is a node that is not actively used by this
1102          * numa group, while the destination is. Migrate.
1103          */
1104         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1105                 return true;
1106
1107         /*
1108          * Both source and destination are nodes in active
1109          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1110          * by migrating from more heavily used groups, to less
1111          * heavily used ones, spreading the load around.
1112          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1113          */
1114         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1115 }
1116
1117 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1118 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1119 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1120 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1121 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1122
1123 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1124 struct numa_stats {
1125         unsigned long nr_running;
1126         unsigned long load;
1127
1128         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1129         unsigned long compute_capacity;
1130
1131         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1132         unsigned long task_capacity;
1133         int has_free_capacity;
1134 };
1135
1136 /*
1137  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1138  */
1139 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1140 {
1141         int smt, cpu, cpus = 0;
1142         unsigned long capacity;
1143
1144         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1145         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1146                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1147
1148                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1149                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1150                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1151
1152                 cpus++;
1153         }
1154
1155         /*
1156          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1157          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1158          * not find this node attractive.
1159          *
1160          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1161          * imbalance and bail there.
1162          */
1163         if (!cpus)
1164                 return;
1165
1166         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1167         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1168         capacity = cpus / smt; /* cores */
1169
1170         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1171                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1172         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1173 }
1174
1175 struct task_numa_env {
1176         struct task_struct *p;
1177
1178         int src_cpu, src_nid;
1179         int dst_cpu, dst_nid;
1180
1181         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1182
1183         int imbalance_pct;
1184         int dist;
1185
1186         struct task_struct *best_task;
1187         long best_imp;
1188         int best_cpu;
1189 };
1190
1191 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1192                              struct task_struct *p, long imp)
1193 {
1194         if (env->best_task)
1195                 put_task_struct(env->best_task);
1196         if (p)
1197                 get_task_struct(p);
1198
1199         env->best_task = p;
1200         env->best_imp = imp;
1201         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1202 }
1203
1204 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1205                                 struct task_numa_env *env)
1206 {
1207         long imb, old_imb;
1208         long orig_src_load, orig_dst_load;
1209         long src_capacity, dst_capacity;
1210
1211         /*
1212          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1213          *
1214          * src_load        dst_load
1215          * ------------ vs ---------
1216          * src_capacity    dst_capacity
1217          */
1218         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1219         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1220
1221         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1222         if (dst_load < src_load)
1223                 swap(dst_load, src_load);
1224
1225         /* Is the difference below the threshold? */
1226         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1227               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1228         if (imb <= 0)
1229                 return false;
1230
1231         /*
1232          * The imbalance is above the allowed threshold.
1233          * Compare it with the old imbalance.
1234          */
1235         orig_src_load = env->src_stats.load;
1236         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1237
1238         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1239                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1240
1241         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1242                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1243
1244         /* Would this change make things worse? */
1245         return (imb > old_imb);
1246 }
1247
1248 /*
1249  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1250  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1251  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1252  * be exchanged with the source task
1253  */
1254 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1255                               long taskimp, long groupimp)
1256 {
1257         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1258         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1259         struct task_struct *cur;
1260         long src_load, dst_load;
1261         long load;
1262         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1263         long moveimp = imp;
1264         int dist = env->dist;
1265
1266         rcu_read_lock();
1267
1268         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1269         cur = dst_rq->curr;
1270         /*
1271          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1272          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1273          * is safe under RCU read lock.
1274          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1275          * put_task_struct() after the last schedule().
1276          */
1277         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1278                 cur = NULL;
1279         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1280
1281         /*
1282          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1283          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1284          */
1285         if (cur == env->p)
1286                 goto unlock;
1287
1288         /*
1289          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1290          * source and destination node. Calculate the total differential for
1291          * the source task and potential destination task. The more negative
1292          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1293          * be incurred if the tasks were swapped.
1294          */
1295         if (cur) {
1296                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1297                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1298                         goto unlock;
1299
1300                 /*
1301                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1302                  * in any group then look only at task weights.
1303                  */
1304                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1305                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1306                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1307                         /*
1308                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1309                          * tasks within a group over tiny differences.
1310                          */
1311                         if (cur->numa_group)
1312                                 imp -= imp/16;
1313                 } else {
1314                         /*
1315                          * Compare the group weights. If a task is all by
1316                          * itself (not part of a group), use the task weight
1317                          * instead.
1318                          */
1319                         if (cur->numa_group)
1320                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1321                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1322                         else
1323                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1324                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1325                 }
1326         }
1327
1328         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1329                 goto unlock;
1330
1331         if (!cur) {
1332                 /* Is there capacity at our destination? */
1333                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1334                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1335                         goto unlock;
1336
1337                 goto balance;
1338         }
1339
1340         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1341         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1342                         dst_rq->nr_running == 1)
1343                 goto assign;
1344
1345         /*
1346          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1347          */
1348 balance:
1349         load = task_h_load(env->p);
1350         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1351         src_load = env->src_stats.load - load;
1352
1353         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1354                 /*
1355                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1356                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1357                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1358                  * so an actually idle CPU will win.
1359                  */
1360                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1361                         imp = moveimp - 1;
1362                         cur = NULL;
1363                         goto assign;
1364                 }
1365         }
1366
1367         if (imp <= env->best_imp)
1368                 goto unlock;
1369
1370         if (cur) {
1371                 load = task_h_load(cur);
1372                 dst_load -= load;
1373                 src_load += load;
1374         }
1375
1376         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1377                 goto unlock;
1378
1379         /*
1380          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1381          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1382          */
1383         if (!cur)
1384                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1385
1386 assign:
1387         task_numa_assign(env, cur, imp);
1388 unlock:
1389         rcu_read_unlock();
1390 }
1391
1392 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1393                                 long taskimp, long groupimp)
1394 {
1395         int cpu;
1396
1397         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1398                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1399                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1400                         continue;
1401
1402                 env->dst_cpu = cpu;
1403                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1404         }
1405 }
1406
1407 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1408 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1409 {
1410         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1411         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1412
1413         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1414                 return false;
1415
1416         /*
1417          * Only consider a task move if the source has a higher load
1418          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1419          *
1420          *      src->load                dst->load
1421          * --------------------- vs ---------------------
1422          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1423          */
1424         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1425
1426             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1427                 return true;
1428
1429         return false;
1430 }
1431
1432 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1433 {
1434         struct task_numa_env env = {
1435                 .p = p,
1436
1437                 .src_cpu = task_cpu(p),
1438                 .src_nid = task_node(p),
1439
1440                 .imbalance_pct = 112,
1441
1442                 .best_task = NULL,
1443                 .best_imp = 0,
1444                 .best_cpu = -1
1445         };
1446         struct sched_domain *sd;
1447         unsigned long taskweight, groupweight;
1448         int nid, ret, dist;
1449         long taskimp, groupimp;
1450
1451         /*
1452          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1453          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1454          *
1455          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1456          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1457          * to satisfy here.
1458          */
1459         rcu_read_lock();
1460         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1461         if (sd)
1462                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1463         rcu_read_unlock();
1464
1465         /*
1466          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1467          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1468          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1469          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1470          */
1471         if (unlikely(!sd)) {
1472                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1473                 return -EINVAL;
1474         }
1475
1476         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1477         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1478         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1479         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1480         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1481         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1482         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1483         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1484
1485         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1486         if (numa_has_capacity(&env))
1487                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1488
1489         /*
1490          * Look at other nodes in these cases:
1491          * - there is no space available on the preferred_nid
1492          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1493          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1494          *   we need to check other locations.
1495          */
1496         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1497                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1498                 for_each_online_node(nid) {
1499                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1500                                 continue;
1501
1502                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1503                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1504                                                 dist != env.dist) {
1505                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1506                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1507                         }
1508
1509                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1510                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1511                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1512                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1513                                 continue;
1514
1515                         env.dist = dist;
1516                         env.dst_nid = nid;
1517                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1518                         if (numa_has_capacity(&env))
1519                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1520                 }
1521         }
1522
1523         /*
1524          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1525          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1526          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1527          * settle down.
1528          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1529          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1530          */
1531         if (p->numa_group) {
1532                 if (env.best_cpu == -1)
1533                         nid = env.src_nid;
1534                 else
1535                         nid = env.dst_nid;
1536
1537                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1538                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1539         }
1540
1541         /* No better CPU than the current one was found. */
1542         if (env.best_cpu == -1)
1543                 return -EAGAIN;
1544
1545         /*
1546          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1547          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1548          */
1549         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1550
1551         if (env.best_task == NULL) {
1552                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1553                 if (ret != 0)
1554                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1555                 return ret;
1556         }
1557
1558         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1559         if (ret != 0)
1560                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1561         put_task_struct(env.best_task);
1562         return ret;
1563 }
1564
1565 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1566 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1567 {
1568         unsigned long interval = HZ;
1569
1570         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1571         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1572                 return;
1573
1574         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1575         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1576         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1577
1578         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1579         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1580                 return;
1581
1582         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1583         task_numa_migrate(p);
1584 }
1585
1586 /*
1587  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1588  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1589  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1590  * located.
1591  *
1592  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1593  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1594  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1595  * only removed when they drop below 3/16.
1596  */
1597 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1598 {
1599         unsigned long faults, max_faults = 0;
1600         int nid;
1601
1602         for_each_online_node(nid) {
1603                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1604                 if (faults > max_faults)
1605                         max_faults = faults;
1606         }
1607
1608         for_each_online_node(nid) {
1609                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1610                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1611                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1612                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1613                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1614                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1615         }
1616 }
1617
1618 /*
1619  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1620  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1621  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1622  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1623  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1624  */
1625 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1626 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1627
1628 /*
1629  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1630  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1631  * the page accesses are shared with other processes.
1632  * Otherwise, decrease the scan period.
1633  */
1634 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1635                         unsigned long shared, unsigned long private)
1636 {
1637         unsigned int period_slot;
1638         int ratio;
1639         int diff;
1640
1641         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1642         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1643
1644         /*
1645          * If there were no record hinting faults then either the task is
1646          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1647          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1648          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1649          * node is overloaded. In either case, scan slower
1650          */
1651         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1652                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1653                         p->numa_scan_period << 1);
1654
1655                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1656                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1657
1658                 return;
1659         }
1660
1661         /*
1662          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1663          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1664          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1665          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1666          */
1667         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1668         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1669         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1670                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1671                 if (!slot)
1672                         slot = 1;
1673                 diff = slot * period_slot;
1674         } else {
1675                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1676
1677                 /*
1678                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1679                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1680                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1681                  * speaking the intent is that there is little point
1682                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1683                  * simply bounce migrations uselessly
1684                  */
1685                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1686                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1687         }
1688
1689         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1690                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1691         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1692 }
1693
1694 /*
1695  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1696  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1697  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1698  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1699  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1700  */
1701 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1702 {
1703         u64 runtime, delta, now;
1704         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1705         now = p->se.exec_start;
1706         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1707
1708         if (p->last_task_numa_placement) {
1709                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1710                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1711         } else {
1712                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1713                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1714         }
1715
1716         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1717         p->last_task_numa_placement = now;
1718
1719         return delta;
1720 }
1721
1722 /*
1723  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1724  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1725  * otherwise workloads might not converge.
1726  */
1727 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1728 {
1729         nodemask_t nodes;
1730         int dist;
1731
1732         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1733         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1734                 return nid;
1735
1736         /*
1737          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1738          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1739          * both the node itself, and on nearby nodes.
1740          */
1741         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1742                 unsigned long score, max_score = 0;
1743                 int node, max_node = nid;
1744
1745                 dist = sched_max_numa_distance;
1746
1747                 for_each_online_node(node) {
1748                         score = group_weight(p, node, dist);
1749                         if (score > max_score) {
1750                                 max_score = score;
1751                                 max_node = node;
1752                         }
1753                 }
1754                 return max_node;
1755         }
1756
1757         /*
1758          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1759          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1760          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1761          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1762          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1763          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1764          * keep the complexity of the search down.
1765          */
1766         nodes = node_online_map;
1767         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1768                 unsigned long max_faults = 0;
1769                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1770                 int a, b;
1771
1772                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1773                 if (!find_numa_distance(dist))
1774                         continue;
1775
1776                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1777                         unsigned long faults = 0;
1778                         nodemask_t this_group;
1779                         nodes_clear(this_group);
1780
1781                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1782                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1783                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1784                                         faults += group_faults(p, b);
1785                                         node_set(b, this_group);
1786                                         node_clear(b, nodes);
1787                                 }
1788                         }
1789
1790                         /* Remember the top group. */
1791                         if (faults > max_faults) {
1792                                 max_faults = faults;
1793                                 max_group = this_group;
1794                                 /*
1795                                  * subtle: at the smallest distance there is
1796                                  * just one node left in each "group", the
1797                                  * winner is the preferred nid.
1798                                  */
1799                                 nid = a;
1800                         }
1801                 }
1802                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1803                 if (!max_faults)
1804                         break;
1805                 nodes = max_group;
1806         }
1807         return nid;
1808 }
1809
1810 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1811 {
1812         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1813         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1814         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1815         unsigned long total_faults;
1816         u64 runtime, period;
1817         spinlock_t *group_lock = NULL;
1818
1819         /*
1820          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1821          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1822          * that the field is read in a single access:
1823          */
1824         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1825         if (p->numa_scan_seq == seq)
1826                 return;
1827         p->numa_scan_seq = seq;
1828         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1829
1830         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1831                        p->numa_faults_locality[1];
1832         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1833
1834         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1835         if (p->numa_group) {
1836                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1837                 spin_lock_irq(group_lock);
1838         }
1839
1840         /* Find the node with the highest number of faults */
1841         for_each_online_node(nid) {
1842                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1843                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1844                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1845                 int priv;
1846
1847                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1848                         long diff, f_diff, f_weight;
1849
1850                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1851                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1852                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1853                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1854
1855                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1856                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1857                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1858                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1859
1860                         /*
1861                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1862                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1863                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1864                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1865                          * faults are less important.
1866                          */
1867                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1868                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1869                                    (total_faults + 1);
1870                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1871                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1872
1873                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1874                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1875                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1876                         p->total_numa_faults += diff;
1877                         if (p->numa_group) {
1878                                 /*
1879                                  * safe because we can only change our own group
1880                                  *
1881                                  * mem_idx represents the offset for a given
1882                                  * nid and priv in a specific region because it
1883                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1884                                  */
1885                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1886                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1887                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1888                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1889                         }
1890                 }
1891
1892                 if (faults > max_faults) {
1893                         max_faults = faults;
1894                         max_nid = nid;
1895                 }
1896
1897                 if (group_faults > max_group_faults) {
1898                         max_group_faults = group_faults;
1899                         max_group_nid = nid;
1900                 }
1901         }
1902
1903         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1904
1905         if (p->numa_group) {
1906                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1907                 spin_unlock_irq(group_lock);
1908                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1909         }
1910
1911         if (max_faults) {
1912                 /* Set the new preferred node */
1913                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1914                         sched_setnuma(p, max_nid);
1915
1916                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1917                         numa_migrate_preferred(p);
1918         }
1919 }
1920
1921 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1922 {
1923         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1924 }
1925
1926 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1927 {
1928         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1929                 kfree_rcu(grp, rcu);
1930 }
1931
1932 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1933                         int *priv)
1934 {
1935         struct numa_group *grp, *my_grp;
1936         struct task_struct *tsk;
1937         bool join = false;
1938         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1939         int i;
1940
1941         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1942                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1943                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1944
1945                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1946                 if (!grp)
1947                         return;
1948
1949                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1950                 spin_lock_init(&grp->lock);
1951                 grp->gid = p->pid;
1952                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1953                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1954                                                 nr_node_ids;
1955
1956                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1957
1958                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1959                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1960
1961                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1962
1963                 grp->nr_tasks++;
1964                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1965         }
1966
1967         rcu_read_lock();
1968         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1969
1970         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1971                 goto no_join;
1972
1973         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1974         if (!grp)
1975                 goto no_join;
1976
1977         my_grp = p->numa_group;
1978         if (grp == my_grp)
1979                 goto no_join;
1980
1981         /*
1982          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1983          * the other task will join us.
1984          */
1985         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1986                 goto no_join;
1987
1988         /*
1989          * Tie-break on the grp address.
1990          */
1991         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1992                 goto no_join;
1993
1994         /* Always join threads in the same process. */
1995         if (tsk->mm == current->mm)
1996                 join = true;
1997
1998         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1999         if (flags & TNF_SHARED)
2000                 join = true;
2001
2002         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2003         *priv = !join;
2004
2005         if (join && !get_numa_group(grp))
2006                 goto no_join;
2007
2008         rcu_read_unlock();
2009
2010         if (!join)
2011                 return;
2012
2013         BUG_ON(irqs_disabled());
2014         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2015
2016         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2017                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2018                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2019         }
2020         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2021         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2022
2023         my_grp->nr_tasks--;
2024         grp->nr_tasks++;
2025
2026         spin_unlock(&my_grp->lock);
2027         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2028
2029         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2030
2031         put_numa_group(my_grp);
2032         return;
2033
2034 no_join:
2035         rcu_read_unlock();
2036         return;
2037 }
2038
2039 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2040 {
2041         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2042         void *numa_faults = p->numa_faults;
2043         unsigned long flags;
2044         int i;
2045
2046         if (grp) {
2047                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2048                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2049                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2050                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2051
2052                 grp->nr_tasks--;
2053                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2054                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2055                 put_numa_group(grp);
2056         }
2057
2058         p->numa_faults = NULL;
2059         kfree(numa_faults);
2060 }
2061
2062 /*
2063  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2064  */
2065 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2066 {
2067         struct task_struct *p = current;
2068         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2069         int cpu_node = task_node(current);
2070         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2071         int priv;
2072
2073         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2074                 return;
2075
2076         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2077         if (!p->mm)
2078                 return;
2079
2080         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2081         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2082                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2083                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2084
2085                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2086                 if (!p->numa_faults)
2087                         return;
2088
2089                 p->total_numa_faults = 0;
2090                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2091         }
2092
2093         /*
2094          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2095          * to be private if the accessing pid has not changed
2096          */
2097         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2098                 priv = 1;
2099         } else {
2100                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2101                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2102                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2103         }
2104
2105         /*
2106          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2107          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2108          * actively using should be counted as local. This allows the
2109          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2110          */
2111         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2112                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2113                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2114                 local = 1;
2115
2116         task_numa_placement(p);
2117
2118         /*
2119          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2120          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2121          */
2122         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2123                 numa_migrate_preferred(p);
2124
2125         if (migrated)
2126                 p->numa_pages_migrated += pages;
2127         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2128                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2129
2130         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2131         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2132         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2133 }
2134
2135 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2136 {
2137         /*
2138          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2139          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2140          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2141          * much of an issue though, since this is just used for
2142          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2143          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2144          */
2145         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2146         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2147 }
2148
2149 /*
2150  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2151  * Triggered from task_tick_numa().
2152  */
2153 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2154 {
2155         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2156         struct task_struct *p = current;
2157         struct mm_struct *mm = p->mm;
2158         struct vm_area_struct *vma;
2159         unsigned long start, end;
2160         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2161         long pages, virtpages;
2162
2163         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2164
2165         work->next = work; /* protect against double add */
2166         /*
2167          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2168          *
2169          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2170          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2171          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2172          * work.
2173          */
2174         if (p->flags & PF_EXITING)
2175                 return;
2176
2177         if (!mm->numa_next_scan) {
2178                 mm->numa_next_scan = now +
2179                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2180         }
2181
2182         /*
2183          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2184          */
2185         migrate = mm->numa_next_scan;
2186         if (time_before(now, migrate))
2187                 return;
2188
2189         if (p->numa_scan_period == 0) {
2190                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2191                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2192         }
2193
2194         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2195         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2196                 return;
2197
2198         /*
2199          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2200          * the next time around.
2201          */
2202         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2203
2204         start = mm->numa_scan_offset;
2205         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2206         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2207         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2208         if (!pages)
2209                 return;
2210
2211
2212         down_read(&mm->mmap_sem);
2213         vma = find_vma(mm, start);
2214         if (!vma) {
2215                 reset_ptenuma_scan(p);
2216                 start = 0;
2217                 vma = mm->mmap;
2218         }
2219         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2220                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2221                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2222                         continue;
2223                 }
2224
2225                 /*
2226                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2227                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2228                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2229                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2230                  */
2231                 if (!vma->vm_mm ||
2232                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2233                         continue;
2234
2235                 /*
2236                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2237                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2238                  */
2239                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2240                         continue;
2241
2242                 do {
2243                         start = max(start, vma->vm_start);
2244                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2245                         end = min(end, vma->vm_end);
2246                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2247
2248                         /*
2249                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2250                          * hpages that have at least one present PTE that
2251                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2252                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2253                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2254                          * areas faster.
2255                          */
2256                         if (nr_pte_updates)
2257                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2258                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2259
2260                         start = end;
2261                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2262                                 goto out;
2263
2264                         cond_resched();
2265                 } while (end != vma->vm_end);
2266         }
2267
2268 out:
2269         /*
2270          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2271          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2272          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2273          * scanner to the start so check it now.
2274          */
2275         if (vma)
2276                 mm->numa_scan_offset = start;
2277         else
2278                 reset_ptenuma_scan(p);
2279         up_read(&mm->mmap_sem);
2280 }
2281
2282 /*
2283  * Drive the periodic memory faults..
2284  */
2285 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2286 {
2287         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2288         u64 period, now;
2289
2290         /*
2291          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2292          */
2293         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2294                 return;
2295
2296         /*
2297          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2298          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2299          * task needs to have done some actual work before we bother with
2300          * NUMA placement.
2301          */
2302         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2303         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2304
2305         if (now > curr->node_stamp + period) {
2306                 if (!curr->node_stamp)
2307                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2308                 curr->node_stamp += period;
2309
2310                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2311                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2312                         task_work_add(curr, work, true);
2313                 }
2314         }
2315 }
2316 #else
2317 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2318 {
2319 }
2320
2321 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2322 {
2323 }
2324
2325 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2326 {
2327 }
2328 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2329
2330 static void
2331 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2332 {
2333         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2334         if (!parent_entity(se))
2335                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2336 #ifdef CONFIG_SMP
2337         if (entity_is_task(se)) {
2338                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2339
2340                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2341                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2342         }
2343 #endif
2344         cfs_rq->nr_running++;
2345 }
2346
2347 static void
2348 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2349 {
2350         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2351         if (!parent_entity(se))
2352                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2353         if (entity_is_task(se)) {
2354                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2355                 list_del_init(&se->group_node);
2356         }
2357         cfs_rq->nr_running--;
2358 }
2359
2360 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2361 # ifdef CONFIG_SMP
2362 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2363 {
2364         long tg_weight;
2365
2366         /*
2367          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2368          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2369          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2370          */
2371         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2372         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2373         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2374
2375         return tg_weight;
2376 }
2377
2378 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2379 {
2380         long tg_weight, load, shares;
2381
2382         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2383         load = cfs_rq->load.weight;
2384
2385         shares = (tg->shares * load);
2386         if (tg_weight)
2387                 shares /= tg_weight;
2388
2389         if (shares < MIN_SHARES)
2390                 shares = MIN_SHARES;
2391         if (shares > tg->shares)
2392                 shares = tg->shares;
2393
2394         return shares;
2395 }
2396 # else /* CONFIG_SMP */
2397 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2398 {
2399         return tg->shares;
2400 }
2401 # endif /* CONFIG_SMP */
2402 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2403                             unsigned long weight)
2404 {
2405         if (se->on_rq) {
2406                 /* commit outstanding execution time */
2407                 if (cfs_rq->curr == se)
2408                         update_curr(cfs_rq);
2409                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2410         }
2411
2412         update_load_set(&se->load, weight);
2413
2414         if (se->on_rq)
2415                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2416 }
2417
2418 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2419
2420 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2421 {
2422         struct task_group *tg;
2423         struct sched_entity *se;
2424         long shares;
2425
2426         tg = cfs_rq->tg;
2427         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2428         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2429                 return;
2430 #ifndef CONFIG_SMP
2431         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2432                 return;
2433 #endif
2434         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2435
2436         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2437 }
2438 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2439 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2440 {
2441 }
2442 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2443
2444 #ifdef CONFIG_SMP
2445 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2446 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2447         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2448         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2449         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2450         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2451         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2452         0x85aac367, 0x82cd8698,
2453 };
2454
2455 /*
2456  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2457  * over-estimates when re-combining.
2458  */
2459 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2460             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2461          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2462         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2463 };
2464
2465 /*
2466  * Approximate:
2467  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2468  */
2469 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2470 {
2471         unsigned int local_n;
2472
2473         if (!n)
2474                 return val;
2475         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2476                 return 0;
2477
2478         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2479         local_n = n;
2480
2481         /*
2482          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2483          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2484          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2485          *
2486          * To achieve constant time decay_load.
2487          */
2488         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2489                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2490                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2491         }
2492
2493         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2494         return val;
2495 }
2496
2497 /*
2498  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2499  * average will be: \Sum 1024*y^n
2500  *
2501  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2502  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2503  */
2504 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2505 {
2506         u32 contrib = 0;
2507
2508         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2509                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2510         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2511                 return LOAD_AVG_MAX;
2512
2513         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2514         do {
2515                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2516                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2517
2518                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2519         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2520
2521         contrib = decay_load(contrib, n);
2522         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2523 }
2524
2525 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2526 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2527 #endif
2528
2529 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2530
2531 /*
2532  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2533  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2534  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2535  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2536  *
2537  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2538  *      p0            p1           p2
2539  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2540  *
2541  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2542  *
2543  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2544  * following representation of historical load:
2545  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2546  *
2547  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2548  *   y^32 = 0.5
2549  *
2550  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2551  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2552  * (u_0).
2553  *
2554  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2555  * sum again by y is sufficient to update:
2556  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2557  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2558  */
2559 static __always_inline int
2560 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2561                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2562 {
2563         u64 delta, scaled_delta, periods;
2564         u32 contrib;
2565         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2566         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2567
2568         delta = now - sa->last_update_time;
2569         /*
2570          * This should only happen when time goes backwards, which it
2571          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2572          */
2573         if ((s64)delta < 0) {
2574                 sa->last_update_time = now;
2575                 return 0;
2576         }
2577
2578         /*
2579          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2580          * approximation of 1us and fast to compute.
2581          */
2582         delta >>= 10;
2583         if (!delta)
2584                 return 0;
2585         sa->last_update_time = now;
2586
2587         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2588         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2589
2590         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2591         delta_w = sa->period_contrib;
2592         if (delta + delta_w >= 1024) {
2593                 decayed = 1;
2594
2595                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2596                 sa->period_contrib = 0;
2597
2598                 /*
2599                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2600                  * out how much from delta we need to complete the current
2601                  * period and accrue it.
2602                  */
2603                 delta_w = 1024 - delta_w;
2604                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2605                 if (weight) {
2606                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2607                         if (cfs_rq) {
2608                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2609                                                 weight * scaled_delta_w;
2610                         }
2611                 }
2612                 if (running)
2613                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2614
2615                 delta -= delta_w;
2616
2617                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2618                 periods = delta / 1024;
2619                 delta %= 1024;
2620
2621                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2622                 if (cfs_rq) {
2623                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2624                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2625                 }
2626                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2627
2628                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2629                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2630                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2631                 if (weight) {
2632                         sa->load_sum += weight * contrib;
2633                         if (cfs_rq)
2634                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2635                 }
2636                 if (running)
2637                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2638         }
2639
2640         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2641         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2642         if (weight) {
2643                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2644                 if (cfs_rq)
2645                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2646         }
2647         if (running)
2648                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2649
2650         sa->period_contrib += delta;
2651
2652         if (decayed) {
2653                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2654                 if (cfs_rq) {
2655                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2656                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2657                 }
2658                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2659         }
2660
2661         return decayed;
2662 }
2663
2664 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2665 /*
2666  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2667  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2668  */
2669 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2670 {
2671         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2672
2673         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2674                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2675                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2676         }
2677 }
2678
2679 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2680 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2681 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2682
2683 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2684
2685 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2686 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2687 {
2688         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2689         int decayed, removed = 0;
2690
2691         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2692                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2693                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2694                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2695                 removed = 1;
2696         }
2697
2698         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2699                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2700                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2701                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2702         }
2703
2704         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2705                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2706
2707 #ifndef CONFIG_64BIT
2708         smp_wmb();
2709         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2710 #endif
2711
2712         return decayed || removed;
2713 }
2714
2715 /* Update task and its cfs_rq load average */
2716 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2717 {
2718         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2719         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2720         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2721
2722         /*
2723          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2724          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2725          */
2726         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2727                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2728                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2729
2730         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2731                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2732 }
2733
2734 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2735 {
2736         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2737                 goto skip_aging;
2738
2739         /*
2740          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2741          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2742          */
2743         if (se->avg.last_update_time) {
2744                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2745                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2746
2747                 /*
2748                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2749                  * absent from the fair class for too long.
2750                  */
2751         }
2752
2753 skip_aging:
2754         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2755         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2756         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2757         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2758         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2759 }
2760
2761 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2762 {
2763         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2764                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2765                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2766
2767         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2768         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2769         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2770         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2771 }
2772
2773 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2774 static inline void
2775 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2776 {
2777         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2778         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2779         int migrated, decayed;
2780
2781         migrated = !sa->last_update_time;
2782         if (!migrated) {
2783                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2784                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2785                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2786         }
2787
2788         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2789
2790         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2791         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2792
2793         if (migrated)
2794                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2795
2796         if (decayed || migrated)
2797                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2798 }
2799
2800 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2801 static inline void
2802 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2803 {
2804         update_load_avg(se, 1);
2805
2806         cfs_rq->runnable_load_avg =
2807                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2808         cfs_rq->runnable_load_sum =
2809                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2810 }
2811
2812 #ifndef CONFIG_64BIT
2813 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2814 {
2815         u64 last_update_time_copy;
2816         u64 last_update_time;
2817
2818         do {
2819                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2820                 smp_rmb();
2821                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2822         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2823
2824         return last_update_time;
2825 }
2826 #else
2827 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2828 {
2829         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2830 }
2831 #endif
2832
2833 /*
2834  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2835  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2836  */
2837 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2838 {
2839         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2840         u64 last_update_time;
2841
2842         /*
2843          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2844          * from its (source) cfs_rq
2845          */
2846         if (se->avg.last_update_time == 0)
2847                 return;
2848
2849         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2850
2851         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2852         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2853         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2854 }
2855
2856 /*
2857  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2858  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2859  * be the only way to update the runnable statistic.
2860  */
2861 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2862 {
2863 }
2864
2865 /*
2866  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2867  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2868  * be the only way to update the runnable statistic.
2869  */
2870 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2871 {
2872 }
2873
2874 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2875 {
2876         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2877 }
2878
2879 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2880 {
2881         return cfs_rq->avg.load_avg;
2882 }
2883
2884 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2885
2886 #else /* CONFIG_SMP */
2887
2888 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2889 static inline void
2890 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2891 static inline void
2892 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2893 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2894
2895 static inline void
2896 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2897 static inline void
2898 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2899
2900 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2901 {
2902         return 0;
2903 }
2904
2905 #endif /* CONFIG_SMP */
2906
2907 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2908 {
2909 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2910         struct task_struct *tsk = NULL;
2911
2912         if (entity_is_task(se))
2913                 tsk = task_of(se);
2914
2915         if (se->statistics.sleep_start) {
2916                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2917
2918                 if ((s64)delta < 0)
2919                         delta = 0;
2920
2921                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2922                         se->statistics.sleep_max = delta;
2923
2924                 se->statistics.sleep_start = 0;
2925                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2926
2927                 if (tsk) {
2928                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2929                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2930                 }
2931         }
2932         if (se->statistics.block_start) {
2933                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2934
2935                 if ((s64)delta < 0)
2936                         delta = 0;
2937
2938                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2939                         se->statistics.block_max = delta;
2940
2941                 se->statistics.block_start = 0;
2942                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2943
2944                 if (tsk) {
2945                         if (tsk->in_iowait) {
2946                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2947                                 se->statistics.iowait_count++;
2948                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2949                         }
2950
2951                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2952
2953                         /*
2954                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2955                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2956                          * amount of time that the task spent sleeping:
2957                          */
2958                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2959                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2960                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2961                                                 delta >> 20);
2962                         }
2963                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2964                 }
2965         }
2966 #endif
2967 }
2968
2969 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2970 {
2971 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2972         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2973
2974         if (d < 0)
2975                 d = -d;
2976
2977         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2978                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2979 #endif
2980 }
2981
2982 static void
2983 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2984 {
2985         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2986
2987         /*
2988          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2989          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2990          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2991          * stays open at the end.
2992          */
2993         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2994                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2995
2996         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2997         if (!initial) {
2998                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2999
3000                 /*
3001                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3002                  * for a gentler effect of sleepers:
3003                  */
3004                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3005                         thresh >>= 1;
3006
3007                 vruntime -= thresh;
3008         }
3009
3010         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3011         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3012 }
3013
3014 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3015
3016 static void
3017 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3018 {
3019         /*
3020          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3021          * through calling update_curr().
3022          */
3023         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3024                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3025
3026         /*
3027          * Update run-time statistics of the 'current'.
3028          */
3029         update_curr(cfs_rq);
3030         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3031         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3032         update_cfs_shares(cfs_rq);
3033
3034         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3035                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3036                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3037         }
3038
3039         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3040         check_spread(cfs_rq, se);
3041         if (se != cfs_rq->curr)
3042                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3043         se->on_rq = 1;
3044
3045         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3046                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3047                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3048         }
3049 }
3050
3051 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3052 {
3053         for_each_sched_entity(se) {
3054                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3055                 if (cfs_rq->last != se)
3056                         break;
3057
3058                 cfs_rq->last = NULL;
3059         }
3060 }
3061
3062 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3063 {
3064         for_each_sched_entity(se) {
3065                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3066                 if (cfs_rq->next != se)
3067                         break;
3068
3069                 cfs_rq->next = NULL;
3070         }
3071 }
3072
3073 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3074 {
3075         for_each_sched_entity(se) {
3076                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3077                 if (cfs_rq->skip != se)
3078                         break;
3079
3080                 cfs_rq->skip = NULL;
3081         }
3082 }
3083
3084 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3085 {
3086         if (cfs_rq->last == se)
3087                 __clear_buddies_last(se);
3088
3089         if (cfs_rq->next == se)
3090                 __clear_buddies_next(se);
3091
3092         if (cfs_rq->skip == se)
3093                 __clear_buddies_skip(se);
3094 }
3095
3096 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3097
3098 static void
3099 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3100 {
3101         /*
3102          * Update run-time statistics of the 'current'.
3103          */
3104         update_curr(cfs_rq);
3105         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3106
3107         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3108         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3109 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3110                 if (entity_is_task(se)) {
3111                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3112
3113                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3114                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3115                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3116                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3117                 }
3118 #endif
3119         }
3120
3121         clear_buddies(cfs_rq, se);
3122
3123         if (se != cfs_rq->curr)
3124                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3125         se->on_rq = 0;
3126         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3127
3128         /*
3129          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3130          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3131          * movement in our normalized position.
3132          */
3133         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3134                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3135
3136         /* return excess runtime on last dequeue */
3137         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3138
3139         update_min_vruntime(cfs_rq);
3140         update_cfs_shares(cfs_rq);
3141 }
3142
3143 /*
3144  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3145  */
3146 static void
3147 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3148 {
3149         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3150         struct sched_entity *se;
3151         s64 delta;
3152
3153         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3154         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3155         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3156                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3157                 /*
3158                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3159                  * re-elected due to buddy favours.
3160                  */
3161                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3162                 return;
3163         }
3164
3165         /*
3166          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3167          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3168          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3169          */
3170         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3171                 return;
3172
3173         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3174         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3175
3176         if (delta < 0)
3177                 return;
3178
3179         if (delta > ideal_runtime)
3180                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3181 }
3182
3183 static void
3184 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3185 {
3186         /* 'current' is not kept within the tree. */
3187         if (se->on_rq) {
3188                 /*
3189                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3190                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3191                  * runqueue.
3192                  */
3193                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3194                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3195                 update_load_avg(se, 1);
3196         }
3197
3198         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3199         cfs_rq->curr = se;
3200 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3201         /*
3202          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3203          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3204          * when there are only lesser-weight tasks around):
3205          */
3206         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3207                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3208                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3209         }
3210 #endif
3211         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3212 }
3213
3214 static int
3215 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3216
3217 /*
3218  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3219  * 1) keep things fair between processes/task groups
3220  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3221  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3222  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3223  */
3224 static struct sched_entity *
3225 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3226 {
3227         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3228         struct sched_entity *se;
3229
3230         /*
3231          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3232          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3233          */
3234         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3235                 left = curr;
3236
3237         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3238
3239         /*
3240          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3241          * be done without getting too unfair.
3242          */
3243         if (cfs_rq->skip == se) {
3244                 struct sched_entity *second;
3245
3246                 if (se == curr) {
3247                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3248                 } else {
3249                         second = __pick_next_entity(se);
3250                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3251                                 second = curr;
3252                 }
3253
3254                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3255                         se = second;
3256         }
3257
3258         /*
3259          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3260          */
3261         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3262                 se = cfs_rq->last;
3263
3264         /*
3265          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3266          */
3267         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3268                 se = cfs_rq->next;
3269
3270         clear_buddies(cfs_rq, se);
3271
3272         return se;
3273 }
3274
3275 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3276
3277 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3278 {
3279         /*
3280          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3281          * was not called and update_curr() has to be done:
3282          */
3283         if (prev->on_rq)
3284                 update_curr(cfs_rq);
3285
3286         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3287         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3288
3289         check_spread(cfs_rq, prev);
3290         if (prev->on_rq) {
3291                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3292                 /* Put 'current' back into the tree. */
3293                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3294                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3295                 update_load_avg(prev, 0);
3296         }
3297         cfs_rq->curr = NULL;
3298 }
3299
3300 static void
3301 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3302 {
3303         /*
3304          * Update run-time statistics of the 'current'.
3305          */
3306         update_curr(cfs_rq);
3307
3308         /*
3309          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3310          */
3311         update_load_avg(curr, 1);
3312         update_cfs_shares(cfs_rq);
3313
3314 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3315         /*
3316          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3317          * validating it and just reschedule.
3318          */
3319         if (queued) {
3320                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3321                 return;
3322         }
3323         /*
3324          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3325          */
3326         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3327                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3328                 return;
3329 #endif
3330
3331         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3332                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3333 }
3334
3335
3336 /**************************************************
3337  * CFS bandwidth control machinery
3338  */
3339
3340 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3341
3342 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3343 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3344
3345 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3346 {
3347         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3348 }
3349
3350 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3351 {
3352         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3353 }
3354
3355 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3356 {
3357         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3358 }
3359 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3360 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3361 {
3362         return true;
3363 }
3364
3365 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3366 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3367 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3368
3369 /*
3370  * default period for cfs group bandwidth.
3371  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3372  */
3373 static inline u64 default_cfs_period(void)
3374 {
3375         return 100000000ULL;
3376 }
3377
3378 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3379 {
3380         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3381 }
3382
3383 /*
3384  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3385  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3386  * additional synchronization around rq->lock.
3387  *
3388  * requires cfs_b->lock
3389  */
3390 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3391 {
3392         u64 now;
3393
3394         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3395                 return;
3396
3397         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3398         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3399         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3400 }
3401
3402 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3403 {
3404         return &tg->cfs_bandwidth;
3405 }
3406
3407 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3408 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3409 {
3410         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3411                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3412
3413         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3414 }
3415
3416 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3417 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3418 {
3419         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3420         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3421         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3422
3423         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3424         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3425
3426         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3427         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3428                 amount = min_amount;
3429         else {
3430                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3431
3432                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3433                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3434                         cfs_b->runtime -= amount;
3435                         cfs_b->idle = 0;
3436                 }
3437         }
3438         expires = cfs_b->runtime_expires;
3439         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3440
3441         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3442         /*
3443          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3444          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3445          * issued.
3446          */
3447         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3448                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3449
3450         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3451 }
3452
3453 /*
3454  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3455  * fact that rq->clock snapshots this value.
3456  */
3457 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3458 {
3459         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3460
3461         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3462         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3463                 return;
3464
3465         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3466                 return;
3467
3468         /*
3469          * If the local deadline has passed we have to consider the
3470          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3471          * has not truly expired.
3472          *
3473          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3474          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3475          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3476          * exact equality, so a partial write will still work.
3477          */
3478
3479         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3480                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3481                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3482         } else {
3483                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3484                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3485         }
3486 }
3487
3488 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3489 {
3490         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3491         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3492         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3493
3494         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3495                 return;
3496
3497         /*
3498          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3499          * hierarchy can be throttled
3500          */
3501         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3502                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3503 }
3504
3505 static __always_inline
3506 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3507 {
3508         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3509                 return;
3510
3511         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3512 }
3513
3514 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3515 {
3516         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3517 }
3518
3519 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3520 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3521 {
3522         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3523 }
3524
3525 /*
3526  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3527  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3528  * load-balance operations.
3529  */
3530 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3531                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3532 {
3533         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3534
3535         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3536         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3537
3538         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3539                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3540 }
3541
3542 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3543 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3544 {
3545         struct rq *rq = data;
3546         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3547
3548         cfs_rq->throttle_count--;
3549 #ifdef CONFIG_SMP
3550         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3551                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3552                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3553                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3554         }
3555 #endif
3556
3557         return 0;
3558 }
3559
3560 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3561 {
3562         struct rq *rq = data;
3563         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3564
3565         /* group is entering throttled state, stop time */
3566         if (!cfs_rq->throttle_count)
3567                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3568         cfs_rq->throttle_count++;
3569
3570         return 0;
3571 }
3572
3573 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3574 {
3575         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3576         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3577         struct sched_entity *se;
3578         long task_delta, dequeue = 1;
3579         bool empty;
3580
3581         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3582
3583         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3584         rcu_read_lock();
3585         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3586         rcu_read_unlock();
3587
3588         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3589         for_each_sched_entity(se) {
3590                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3591                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3592                 if (!se->on_rq)
3593                         break;
3594
3595                 if (dequeue)
3596                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3597                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3598
3599                 if (qcfs_rq->load.weight)
3600                         dequeue = 0;
3601         }
3602
3603         if (!se)
3604                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3605
3606         cfs_rq->throttled = 1;
3607         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3608         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3609         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3610
3611         /*
3612          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3613          * distribute_cfs_runtime will not see us
3614          */
3615         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3616
3617         /*
3618          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3619          * timer is running.
3620          */
3621         if (empty)
3622                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3623
3624         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3625 }
3626
3627 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3628 {
3629         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3630         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3631         struct sched_entity *se;
3632         int enqueue = 1;
3633         long task_delta;
3634
3635         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3636
3637         cfs_rq->throttled = 0;
3638
3639         update_rq_clock(rq);
3640
3641         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3642         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3643         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3644         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3645
3646         /* update hierarchical throttle state */
3647         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3648
3649         if (!cfs_rq->load.weight)
3650                 return;
3651
3652         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3653         for_each_sched_entity(se) {
3654                 if (se->on_rq)
3655                         enqueue = 0;
3656
3657                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3658                 if (enqueue)
3659                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3660                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3661
3662                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3663                         break;
3664         }
3665
3666         if (!se)
3667                 add_nr_running(rq, task_delta);
3668
3669         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3670         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3671                 resched_curr(rq);
3672 }
3673
3674 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3675                 u64 remaining, u64 expires)
3676 {
3677         struct cfs_rq *cfs_rq;
3678         u64 runtime;
3679         u64 starting_runtime = remaining;
3680
3681         rcu_read_lock();
3682         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3683                                 throttled_list) {
3684                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3685
3686                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3687                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3688                         goto next;
3689
3690                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3691                 if (runtime > remaining)
3692                         runtime = remaining;
3693                 remaining -= runtime;
3694
3695                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3696                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3697
3698                 /* we check whether we're throttled above */
3699                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3700                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3701
3702 next:
3703                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3704
3705                 if (!remaining)
3706                         break;
3707         }
3708         rcu_read_unlock();
3709
3710         return starting_runtime - remaining;
3711 }
3712
3713 /*
3714  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3715  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3716  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3717  * used to track this state.
3718  */
3719 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3720 {
3721         u64 runtime, runtime_expires;
3722         int throttled;
3723
3724         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3725         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3726                 goto out_deactivate;
3727
3728         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3729         cfs_b->nr_periods += overrun;
3730
3731         /*
3732          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3733          * we're going inactive then everything else can be deferred
3734          */
3735         if (cfs_b->idle && !throttled)
3736                 goto out_deactivate;
3737
3738         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3739
3740         if (!throttled) {
3741                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3742                 cfs_b->idle = 1;
3743                 return 0;
3744         }
3745
3746         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3747         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3748
3749         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3750
3751         /*
3752          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3753          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3754          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3755          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3756          * only by limited amounts in that extreme case.
3757          */
3758         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3759                 runtime = cfs_b->runtime;
3760                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3761                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3762                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3763                                                  runtime_expires);
3764                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3765
3766                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3767
3768                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3769         }
3770
3771         /*
3772          * While we are ensured activity in the period following an
3773          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3774          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3775          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3776          */
3777         cfs_b->idle = 0;
3778
3779         return 0;
3780
3781 out_deactivate:
3782         return 1;
3783 }
3784
3785 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3786 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3787 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3788 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3789 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3790 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3791
3792 /*
3793  * Are we near the end of the current quota period?
3794  *
3795  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3796  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3797  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3798  */
3799 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3800 {
3801         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3802         u64 remaining;
3803
3804         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3805         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3806                 return 1;
3807
3808         /* is a quota refresh about to occur? */
3809         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3810         if (remaining < min_expire)
3811                 return 1;
3812
3813         return 0;
3814 }
3815
3816 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3817 {
3818         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3819
3820         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3821         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3822                 return;
3823
3824         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3825                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3826                         HRTIMER_MODE_REL);
3827 }
3828
3829 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3830 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3831 {
3832         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3833         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3834
3835         if (slack_runtime <= 0)
3836                 return;
3837
3838         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3839         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3840             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3841                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3842
3843                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3844                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3845                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3846                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3847         }
3848         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3849
3850         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3851         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3852 }
3853
3854 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3855 {
3856         if (!cfs_bandwidth_used())
3857                 return;
3858
3859         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3860                 return;
3861
3862         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3863 }
3864
3865 /*
3866  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3867  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3868  */
3869 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3870 {
3871         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3872         u64 expires;
3873
3874         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3875         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3876         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3877                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3878                 return;
3879         }
3880
3881         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3882                 runtime = cfs_b->runtime;
3883
3884         expires = cfs_b->runtime_expires;
3885         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3886
3887         if (!runtime)
3888                 return;
3889
3890         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3891
3892         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3893         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3894                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3895         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3896 }
3897
3898 /*
3899  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3900  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3901  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3902  */
3903 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3904 {
3905         if (!cfs_bandwidth_used())
3906                 return;
3907
3908         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3909         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3910                 return;
3911
3912         /* ensure the group is not already throttled */
3913         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3914                 return;
3915
3916         /* update runtime allocation */
3917         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3918         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3919                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3920 }
3921
3922 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3923 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3924 {
3925         if (!cfs_bandwidth_used())
3926                 return false;
3927
3928         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3929                 return false;
3930
3931         /*
3932          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3933          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3934          */
3935         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3936                 return true;
3937
3938         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3939         return true;
3940 }
3941
3942 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3943 {
3944         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3945                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3946
3947         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3948
3949         return HRTIMER_NORESTART;
3950 }
3951
3952 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3953 {
3954         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3955                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3956         int overrun;
3957         int idle = 0;
3958
3959         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3960         for (;;) {
3961                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3962                 if (!overrun)
3963                         break;
3964
3965                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3966         }
3967         if (idle)
3968                 cfs_b->period_active = 0;
3969         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3970
3971         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3972 }
3973
3974 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3975 {
3976         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3977         cfs_b->runtime = 0;
3978         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3979         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3980
3981         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3982         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3983         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3984         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3985         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3986 }
3987
3988 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3989 {
3990         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3991         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3992 }
3993
3994 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3995 {
3996         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
3997
3998         if (!cfs_b->period_active) {
3999                 cfs_b->period_active = 1;
4000                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4001                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4002         }
4003 }
4004
4005 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4006 {
4007         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4008         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4009                 return;
4010
4011         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4012         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4013 }
4014
4015 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4016 {
4017         struct cfs_rq *cfs_rq;
4018
4019         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4020                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4021
4022                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4023                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4024                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4025         }
4026 }
4027
4028 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4029 {
4030         struct cfs_rq *cfs_rq;
4031
4032         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4033                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4034                         continue;
4035
4036                 /*
4037                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4038                  * there's some valid quota amount
4039                  */
4040                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4041                 /*
4042                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4043                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4044                  */
4045                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4046
4047                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4048                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4049         }
4050 }
4051
4052 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4053 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4054 {
4055         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4056 }
4057
4058 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4059 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4060 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4061 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4062
4063 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4064 {
4065         return 0;
4066 }
4067
4068 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4069 {
4070         return 0;
4071 }
4072
4073 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4074                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4075 {
4076         return 0;
4077 }
4078
4079 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4080
4081 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4082 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4083 #endif
4084
4085 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4086 {
4087         return NULL;
4088 }
4089 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4090 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4091 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4092
4093 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4094
4095 /**************************************************
4096  * CFS operations on tasks:
4097  */
4098
4099 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4100 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4101 {
4102         struct sched_entity *se = &p->se;
4103         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4104
4105         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4106
4107         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4108                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4109                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4110                 s64 delta = slice - ran;
4111
4112                 if (delta < 0) {
4113                         if (rq->curr == p)
4114                                 resched_curr(rq);
4115                         return;
4116                 }
4117                 hrtick_start(rq, delta);
4118         }
4119 }
4120
4121 /*
4122  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4123  * current task is from our class and nr_running is low enough
4124  * to matter.
4125  */
4126 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4127 {
4128         struct task_struct *curr = rq->curr;
4129
4130         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4131                 return;
4132
4133         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4134                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4135 }
4136 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4137 static inline void
4138 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4139 {
4140 }
4141
4142 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4143 {
4144 }
4145 #endif
4146
4147 /*
4148  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4149  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4150  * then put the task into the rbtree:
4151  */
4152 static void
4153 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4154 {
4155         struct cfs_rq *cfs_rq;
4156         struct sched_entity *se = &p->se;
4157
4158         for_each_sched_entity(se) {
4159                 if (se->on_rq)
4160                         break;
4161                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4162                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4163
4164                 /*
4165                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4166                  *
4167                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4168                  * post the final h_nr_running increment below.
4169                 */
4170                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4171                         break;
4172                 cfs_rq->h_nr_running++;
4173
4174                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4175         }
4176
4177         for_each_sched_entity(se) {
4178                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4179                 cfs_rq->h_nr_running++;
4180
4181                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4182                         break;
4183
4184                 update_load_avg(se, 1);
4185                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4186         }
4187
4188         if (!se)
4189                 add_nr_running(rq, 1);
4190
4191         hrtick_update(rq);
4192 }
4193
4194 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4195
4196 /*
4197  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4198  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4199  * update the fair scheduling stats:
4200  */
4201 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4202 {
4203         struct cfs_rq *cfs_rq;
4204         struct sched_entity *se = &p->se;
4205         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4206
4207         for_each_sched_entity(se) {
4208                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4209                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4210
4211                 /*
4212                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4213                  *
4214                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4215                  * post the final h_nr_running decrement below.
4216                 */
4217                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4218                         break;
4219                 cfs_rq->h_nr_running--;
4220
4221                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4222                 if (cfs_rq->load.weight) {
4223                         /*
4224                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4225                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4226                          */
4227                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4228                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4229
4230                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4231                         se = parent_entity(se);
4232                         break;
4233                 }
4234                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4235         }
4236
4237         for_each_sched_entity(se) {
4238                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4239                 cfs_rq->h_nr_running--;
4240
4241                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4242                         break;
4243
4244                 update_load_avg(se, 1);
4245                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4246         }
4247
4248         if (!se)
4249                 sub_nr_running(rq, 1);
4250
4251         hrtick_update(rq);
4252 }
4253
4254 #ifdef CONFIG_SMP
4255
4256 /*
4257  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4258  */
4259
4260 /*
4261  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4262  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4263  *
4264  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4265  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4266  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4267  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4268  *
4269  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4270  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4271  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4272  *
4273  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4274  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4275  * particular idx is approximated to be zero.
4276  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4277  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4278  * based on 128 point scale.
4279  * Example:
4280  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4281  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4282  *
4283  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4284  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4285  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4286  */
4287 #define DEGRADE_SHIFT           7
4288 static const unsigned char
4289                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4290 static const unsigned char
4291                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4292                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4293                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4294                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4295                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4296                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4297
4298 /*
4299  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4300  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4301  * adding any new load.
4302  */
4303 static unsigned long
4304 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4305 {
4306         int j = 0;
4307
4308         if (!missed_updates)
4309                 return load;
4310
4311         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4312                 return 0;
4313
4314         if (idx == 1)
4315                 return load >> missed_updates;
4316
4317         while (missed_updates) {
4318                 if (missed_updates % 2)
4319                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4320
4321                 missed_updates >>= 1;
4322                 j++;
4323         }
4324         return load;
4325 }
4326
4327 /*
4328  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4329  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4330  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4331  */
4332 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4333                               unsigned long pending_updates)
4334 {
4335         int i, scale;
4336
4337         this_rq->nr_load_updates++;
4338
4339         /* Update our load: */
4340         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4341         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4342                 unsigned long old_load, new_load;
4343
4344                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4345
4346                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4347                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4348                 new_load = this_load;
4349                 /*
4350                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4351                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4352                  * example.
4353                  */
4354                 if (new_load > old_load)
4355                         new_load += scale - 1;
4356
4357                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4358         }
4359
4360         sched_avg_update(this_rq);
4361 }
4362
4363 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4364 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4365 {
4366         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4367 }
4368
4369 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4370 /*
4371  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4372  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4373  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4374  *
4375  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4376  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4377  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4378  * (tick_nohz_idle_exit).
4379  *
4380  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4381  */
4382
4383 /*
4384  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4385  * idle balance.
4386  */
4387 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4388 {
4389         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4390         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4391         unsigned long pending_updates;
4392
4393         /*
4394          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4395          */
4396         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4397                 return;
4398
4399         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4400         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4401
4402         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4403 }
4404
4405 /*
4406  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4407  */
4408 void update_cpu_load_nohz(void)
4409 {
4410         struct rq *this_rq = this_rq();
4411         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4412         unsigned long pending_updates;
4413
4414         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4415                 return;
4416
4417         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4418         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4419         if (pending_updates) {
4420                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4421                 /*
4422                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4423                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4424                  */
4425                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4426         }
4427         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4428 }
4429 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4430
4431 /*
4432  * Called from scheduler_tick()
4433  */
4434 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4435 {
4436         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4437         /*
4438          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4439          */
4440         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4441         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4442 }
4443
4444 /*
4445  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4446  * according to the scheduling class and "nice" value.
4447  *
4448  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4449  * balance conservatively.
4450  */
4451 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4452 {
4453         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4454         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4455
4456         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4457                 return total;
4458
4459         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4460 }
4461
4462 /*
4463  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4464  * according to the scheduling class and "nice" value.
4465  */
4466 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4467 {
4468         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4469         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4470
4471         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4472                 return total;
4473
4474         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4475 }
4476
4477 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4478 {
4479         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4480 }
4481
4482 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4483 {
4484         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4485 }
4486
4487 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4488 {
4489         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4490         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4491         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4492
4493         if (nr_running)
4494                 return load_avg / nr_running;
4495
4496         return 0;
4497 }
4498
4499 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4500 {
4501         /*
4502          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4503          * about the boundary, really active task won't care
4504          * about the loss.
4505          */
4506         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4507                 current->wakee_flips >>= 1;
4508                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4509         }
4510
4511         if (current->last_wakee != p) {
4512                 current->last_wakee = p;
4513                 current->wakee_flips++;
4514         }
4515 }
4516
4517 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4518 {
4519         struct sched_entity *se = &p->se;
4520         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4521         u64 min_vruntime;
4522
4523 #ifndef CONFIG_64BIT
4524         u64 min_vruntime_copy;
4525
4526         do {
4527                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4528                 smp_rmb();
4529                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4530         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4531 #else
4532         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4533 #endif
4534
4535         se->vruntime -= min_vruntime;
4536         record_wakee(p);
4537 }
4538
4539 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4540 /*
4541  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4542  *
4543  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4544  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4545  * can calculate the shift in shares.
4546  *
4547  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4548  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4549  * total group weight.
4550  *
4551  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4552  * distribution (s_i) using:
4553  *
4554  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4555  *
4556  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4557  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4558  * shares distribution (s_i):
4559  *
4560  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4561  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4562  *
4563  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4564  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4565  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4566  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4567  *
4568  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4569  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4570  *
4571  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4572  *
4573  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4574  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4575  * weight and shares distributions like:
4576  *
4577  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4578  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4579  *
4580  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4581  *
4582  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4583  *
4584  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4585  *
4586  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4587  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4588  * 4/7) times the weight of the group.
4589  */
4590 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4591 {
4592         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4593
4594         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4595                 return wl;
4596
4597         for_each_sched_entity(se) {
4598                 long w, W;
4599
4600                 tg = se->my_q->tg;
4601
4602                 /*
4603                  * W = @wg + \Sum rw_j
4604                  */
4605                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4606
4607                 /*
4608                  * w = rw_i + @wl
4609                  */
4610                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4611
4612                 /*
4613                  * wl = S * s'_i; see (2)
4614                  */
4615                 if (W > 0 && w < W)
4616                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4617                 else
4618                         wl = tg->shares;
4619
4620                 /*
4621                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4622                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4623                  * calc_cfs_shares().
4624                  */
4625                 if (wl < MIN_SHARES)
4626                         wl = MIN_SHARES;
4627
4628                 /*
4629                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4630                  */
4631                 wl -= se->avg.load_avg;
4632
4633                 /*
4634                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4635                  * the final effective load change on the root group. Since
4636                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4637                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4638                  * resulting from this level per the above.
4639                  */
4640                 wg = 0;
4641         }
4642
4643         return wl;
4644 }
4645 #else
4646
4647 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4648 {
4649         return wl;
4650 }
4651
4652 #endif
4653
4654 static inline bool energy_aware(void)
4655 {
4656         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4657 }
4658
4659 /*
4660  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4661  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4662  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4663  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4664  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4665  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4666  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4667  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4668  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4669  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4670  */
4671 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4672 {
4673         unsigned int master = current->wakee_flips;
4674         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4675         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4676
4677         if (master < slave)
4678                 swap(master, slave);
4679         if (slave < factor || master < slave * factor)
4680                 return 0;
4681         return 1;
4682 }
4683
4684 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4685 {
4686         s64 this_load, load;
4687         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4688         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4689         struct task_group *tg;
4690         unsigned long weight;
4691         int balanced;
4692
4693         idx       = sd->wake_idx;
4694         this_cpu  = smp_processor_id();
4695         prev_cpu  = task_cpu(p);
4696         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4697         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4698
4699         /*
4700          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4701          * effect of the currently running task from the load
4702          * of the current CPU:
4703          */
4704         if (sync) {
4705                 tg = task_group(current);
4706                 weight = current->se.avg.load_avg;
4707
4708                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4709                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4710         }
4711
4712         tg = task_group(p);
4713         weight = p->se.avg.load_avg;
4714
4715         /*
4716          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4717          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4718          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4719          * about that, so that's good too.
4720          *
4721          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4722          * task to be woken on this_cpu.
4723          */
4724         this_eff_load = 100;
4725         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4726
4727         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4728         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4729
4730         if (this_load > 0) {
4731                 this_eff_load *= this_load +
4732                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4733
4734                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4735         }
4736
4737         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4738
4739         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4740
4741         if (!balanced)
4742                 return 0;
4743
4744         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4745         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4746
4747         return 1;
4748 }
4749
4750 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4751 {
4752         return p->se.avg.util_avg;
4753 }
4754
4755 static unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
4756
4757 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
4758 {
4759         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4760
4761         util += task_util(p);
4762
4763         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
4764 }
4765
4766 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
4767 {
4768         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4769         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
4770
4771         if (capacity == max_capacity)
4772                 return true;
4773
4774         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
4775                 return true;
4776
4777         return __task_fits(p, cpu, 0);
4778 }
4779
4780 static int cpu_util(int cpu);
4781
4782 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
4783 {
4784         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
4785 }
4786
4787 static bool cpu_overutilized(int cpu)
4788 {
4789         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
4790 }
4791
4792 /*
4793  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4794  * domain.
4795  */
4796 static struct sched_group *
4797 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4798                   int this_cpu, int sd_flag)
4799 {
4800         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4801         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
4802         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4803         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
4804         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
4805         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4806         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4807
4808         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4809                 load_idx = sd->wake_idx;
4810
4811         do {
4812                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
4813                 int local_group;
4814                 int i;
4815
4816                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4817                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4818                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4819                         continue;
4820
4821                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4822                                                sched_group_cpus(group));
4823
4824                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4825                 avg_load = 0;
4826
4827                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4828                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4829                         if (local_group)
4830                                 load = source_load(i, load_idx);
4831                         else
4832                                 load = target_load(i, load_idx);
4833
4834                         avg_load += load;
4835
4836                         /*
4837                          * Look for most energy-efficient group that can fit
4838                          * that can fit the task.
4839                          */
4840                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
4841                                 fit_capacity = capacity_of(i);
4842                                 fit_group = group;
4843                         }
4844
4845                         /*
4846                          * Look for group which has most spare capacity on a
4847                          * single cpu.
4848                          */
4849                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
4850                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
4851                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
4852                                 spare_group = group;
4853                         }
4854                 }
4855
4856                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4857                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4858
4859                 if (local_group) {
4860                         this_load = avg_load;
4861                 } else if (avg_load < min_load) {
4862                         min_load = avg_load;
4863                         idlest = group;
4864                 }
4865         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4866
4867         if (fit_group)
4868                 return fit_group;
4869
4870         if (spare_group)
4871                 return spare_group;
4872
4873         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4874                 return NULL;
4875         return idlest;
4876 }
4877
4878 /*
4879  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4880  */
4881 static int
4882 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4883 {
4884         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4885         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4886         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4887         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4888         int shallowest_idle_cpu = -1;
4889         int i;
4890
4891         /* Traverse only the allowed CPUs */
4892         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4893                 if (task_fits_spare(p, i)) {
4894                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4895                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4896                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4897                                 /*
4898                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4899                                  * has the smallest exit latency irrespective
4900                                  * of any idle timestamp.
4901                                  */
4902                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4903                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4904                                 shallowest_idle_cpu = i;
4905                         } else if (idle_cpu(i) &&
4906                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4907                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4908                                 /*
4909                                  * If equal or no active idle state, then
4910                                  * the most recently idled CPU might have
4911                                  * a warmer cache.
4912                                  */
4913                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4914                                 shallowest_idle_cpu = i;
4915                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4916                                 /*
4917                                  * If we haven't found an idle CPU yet
4918                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
4919                                  * fallback.
4920                                  */
4921                                 shallowest_idle_cpu = i;
4922                         }
4923                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4924                         load = weighted_cpuload(i);
4925                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4926                                 min_load = load;
4927                                 least_loaded_cpu = i;
4928                         }
4929                 }
4930         }
4931
4932         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4933 }
4934
4935 /*
4936  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4937  */
4938 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4939 {
4940         struct sched_domain *sd;
4941         struct sched_group *sg;
4942         int i = task_cpu(p);
4943
4944         if (idle_cpu(target))
4945                 return target;
4946
4947         /*
4948          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4949          */
4950         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4951                 return i;
4952
4953         /*
4954          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4955          */
4956         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4957         for_each_lower_domain(sd) {
4958                 sg = sd->groups;
4959                 do {
4960                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4961                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4962                                 goto next;
4963
4964                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4965                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4966                                         goto next;
4967                         }
4968
4969                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4970                                         tsk_cpus_allowed(p));
4971                         goto done;
4972 next:
4973                         sg = sg->next;
4974                 } while (sg != sd->groups);
4975         }
4976 done:
4977         return target;
4978 }
4979
4980 /*
4981  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4982  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4983  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
4984  * CFS task (ie cpu_capacity).
4985  *
4986  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
4987  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
4988  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
4989  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
4990  * (arch_scale_freq_capacity()).
4991  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
4992  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
4993  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
4994  *
4995  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
4996  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
4997  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
4998  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
4999  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5000  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5001  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5002  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5003  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5004  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5005  */
5006 static int cpu_util(int cpu)
5007 {
5008         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5009         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5010
5011         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5012 }
5013
5014 /*
5015  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5016  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5017  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5018  *
5019  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5020  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5021  *
5022  * Returns the target cpu number.
5023  *
5024  * preempt must be disabled.
5025  */
5026 static int
5027 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5028 {
5029         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5030         int cpu = smp_processor_id();
5031         int new_cpu = prev_cpu;
5032         int want_affine = 0;
5033         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5034
5035         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5036                 want_affine = !wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5037                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5038
5039         rcu_read_lock();
5040         for_each_domain(cpu, tmp) {
5041                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5042                         break;
5043
5044                 /*
5045                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5046                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5047                  */
5048                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5049                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5050                         affine_sd = tmp;
5051                         break;
5052                 }
5053
5054                 if (tmp->flags & sd_flag)
5055                         sd = tmp;
5056                 else if (!want_affine)
5057                         break;
5058         }
5059
5060         if (affine_sd) {
5061                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5062                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5063                         new_cpu = cpu;
5064         }
5065
5066         if (!sd) {
5067                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5068                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5069
5070         } else while (sd) {
5071                 struct sched_group *group;
5072                 int weight;
5073
5074                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5075                         sd = sd->child;
5076                         continue;
5077                 }
5078
5079                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5080                 if (!group) {
5081                         sd = sd->child;
5082                         continue;
5083                 }
5084
5085                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5086                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5087                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5088                         sd = sd->child;
5089                         continue;
5090                 }
5091
5092                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5093                 cpu = new_cpu;
5094                 weight = sd->span_weight;
5095                 sd = NULL;
5096                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5097                         if (weight <= tmp->span_weight)
5098                                 break;
5099                         if (tmp->flags & sd_flag)
5100                                 sd = tmp;
5101                 }
5102                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5103         }
5104         rcu_read_unlock();
5105
5106         return new_cpu;
5107 }
5108
5109 /*
5110  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5111  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5112  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5113  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5114  */
5115 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5116 {
5117         /*
5118          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5119          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5120          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5121          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5122          * load sounds not bad.
5123          */
5124         remove_entity_load_avg(&p->se);
5125
5126         /* Tell new CPU we are migrated */
5127         p->se.avg.last_update_time = 0;
5128
5129         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5130         p->se.exec_start = 0;
5131 }
5132
5133 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5134 {
5135         remove_entity_load_avg(&p->se);
5136 }
5137 #endif /* CONFIG_SMP */
5138
5139 static unsigned long
5140 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5141 {
5142         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5143
5144         /*
5145          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5146          * to virtual-time in his units.
5147          *
5148          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5149          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5150          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5151          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5152          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5153          *
5154          * This is especially important for buddies when the leftmost
5155          * task is higher priority than the buddy.
5156          */
5157         return calc_delta_fair(gran, se);
5158 }
5159
5160 /*
5161  * Should 'se' preempt 'curr'.
5162  *
5163  *             |s1
5164  *        |s2
5165  *   |s3
5166  *         g
5167  *      |<--->|c
5168  *
5169  *  w(c, s1) = -1
5170  *  w(c, s2) =  0
5171  *  w(c, s3) =  1
5172  *
5173  */
5174 static int
5175 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5176 {
5177         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5178
5179         if (vdiff <= 0)
5180                 return -1;
5181
5182         gran = wakeup_gran(curr, se);
5183         if (vdiff > gran)
5184                 return 1;
5185
5186         return 0;
5187 }
5188
5189 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5190 {
5191         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5192                 return;
5193
5194         for_each_sched_entity(se)
5195                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5196 }
5197
5198 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5199 {
5200         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5201                 return;
5202
5203         for_each_sched_entity(se)
5204                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5205 }
5206
5207 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5208 {
5209         for_each_sched_entity(se)
5210                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5211 }
5212
5213 /*
5214  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5215  */
5216 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5217 {
5218         struct task_struct *curr = rq->curr;
5219         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5220         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5221         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5222         int next_buddy_marked = 0;
5223
5224         if (unlikely(se == pse))
5225                 return;
5226
5227         /*
5228          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5229          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5230          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5231          * next-buddy nomination below.
5232          */
5233         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5234                 return;
5235
5236         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5237                 set_next_buddy(pse);
5238                 next_buddy_marked = 1;
5239         }
5240
5241         /*
5242          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5243          * wake up path.
5244          *
5245          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5246          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5247          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5248          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5249          * below.
5250          */
5251         if (test_tsk_need_resched(curr))
5252                 return;
5253
5254         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5255         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5256             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5257                 goto preempt;
5258
5259         /*
5260          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5261          * is driven by the tick):
5262          */
5263         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5264                 return;
5265
5266         find_matching_se(&se, &pse);
5267         update_curr(cfs_rq_of(se));
5268         BUG_ON(!pse);
5269         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5270                 /*
5271                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5272                  * triggering this preemption.
5273                  */
5274                 if (!next_buddy_marked)
5275                         set_next_buddy(pse);
5276                 goto preempt;
5277         }
5278
5279         return;
5280
5281 preempt:
5282         resched_curr(rq);
5283         /*
5284          * Only set the backward buddy when the current task is still
5285          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5286          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5287          * point, either of which can * drop the rq lock.
5288          *
5289          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5290          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5291          */
5292         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5293                 return;
5294
5295         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5296                 set_last_buddy(se);
5297 }
5298
5299 static struct task_struct *
5300 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5301 {
5302         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5303         struct sched_entity *se;
5304         struct task_struct *p;
5305         int new_tasks;
5306
5307 again:
5308 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5309         if (!cfs_rq->nr_running)
5310                 goto idle;
5311
5312         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5313                 goto simple;
5314
5315         /*
5316          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5317          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5318          *
5319          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5320          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5321          */
5322
5323         do {
5324                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5325
5326                 /*
5327                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5328                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5329                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5330                  * forget we've ever seen it.
5331                  */
5332                 if (curr) {
5333                         if (curr->on_rq)
5334                                 update_curr(cfs_rq);
5335                         else
5336                                 curr = NULL;
5337
5338                         /*
5339                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5340                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5341                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5342                          * be correct.
5343                          */
5344                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5345                                 goto simple;
5346                 }
5347
5348                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5349                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5350         } while (cfs_rq);
5351
5352         p = task_of(se);
5353
5354         /*
5355          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5356          * is a different task than we started out with, try and touch the
5357          * least amount of cfs_rqs.
5358          */
5359         if (prev != p) {
5360                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5361
5362                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5363                         int se_depth = se->depth;
5364                         int pse_depth = pse->depth;
5365
5366                         if (se_depth <= pse_depth) {
5367                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5368                                 pse = parent_entity(pse);
5369                         }
5370                         if (se_depth >= pse_depth) {
5371                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5372                                 se = parent_entity(se);
5373                         }
5374                 }
5375
5376                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5377                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5378         }
5379
5380         if (hrtick_enabled(rq))
5381                 hrtick_start_fair(rq, p);
5382
5383         return p;
5384 simple:
5385         cfs_rq = &rq->cfs;
5386 #endif
5387
5388         if (!cfs_rq->nr_running)
5389                 goto idle;
5390
5391         put_prev_task(rq, prev);
5392
5393         do {
5394                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5395                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5396                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5397         } while (cfs_rq);
5398
5399         p = task_of(se);
5400
5401         if (hrtick_enabled(rq))
5402                 hrtick_start_fair(rq, p);
5403
5404         return p;
5405
5406 idle:
5407         /*
5408          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5409          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5410          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5411          * re-start the picking loop.
5412          */
5413         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5414         new_tasks = idle_balance(rq);
5415         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5416         /*
5417          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5418          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5419          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5420          */
5421         if (new_tasks < 0)
5422                 return RETRY_TASK;
5423
5424         if (new_tasks > 0)
5425                 goto again;
5426
5427         return NULL;
5428 }
5429
5430 /*
5431  * Account for a descheduled task:
5432  */
5433 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5434 {
5435         struct sched_entity *se = &prev->se;
5436         struct cfs_rq *cfs_rq;
5437
5438         for_each_sched_entity(se) {
5439                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5440                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5441         }
5442 }
5443
5444 /*
5445  * sched_yield() is very simple
5446  *
5447  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5448  */
5449 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5450 {
5451         struct task_struct *curr = rq->curr;
5452         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5453         struct sched_entity *se = &curr->se;
5454
5455         /*
5456          * Are we the only task in the tree?
5457          */
5458         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5459                 return;
5460
5461         clear_buddies(cfs_rq, se);
5462
5463         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5464                 update_rq_clock(rq);
5465                 /*
5466                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5467                  */
5468                 update_curr(cfs_rq);
5469                 /*
5470                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5471                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5472                  * and double the fastpath cost.
5473                  */
5474                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5475         }
5476
5477         set_skip_buddy(se);
5478 }
5479
5480 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5481 {
5482         struct sched_entity *se = &p->se;
5483
5484         /* throttled hierarchies are not runnable */
5485         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5486                 return false;
5487
5488         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5489         set_next_buddy(se);
5490
5491         yield_task_fair(rq);
5492
5493         return true;
5494 }
5495
5496 #ifdef CONFIG_SMP
5497 /**************************************************
5498  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5499  *
5500  * BASICS
5501  *
5502  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5503  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5504  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5505  *
5506  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5507  *
5508  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5509  * W_i,0 is defined as:
5510  *
5511  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5512  *
5513  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5514  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5515  *
5516  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5517  * weight:
5518  *
5519  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5520  *
5521  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5522  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5523  * can also include other factors [XXX].
5524  *
5525  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5526  * directly from (1):
5527  *
5528  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5529  *
5530  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5531  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5532  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5533  *
5534  * [XXX expand on:
5535  *     - infeasible weights;
5536  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5537  *
5538  *
5539  * SCHED DOMAINS
5540  *
5541  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5542  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5543  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5544  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5545  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5546  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5547  * the groups.
5548  *
5549  * This yields:
5550  *
5551  *     log_2 n     1     n
5552  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5553  *     i = 0      2^i   2^i
5554  *                               `- size of each group
5555  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5556  *         |         `- freq
5557  *         `- sum over all levels
5558  *
5559  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5560  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5561  *
5562  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5563  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5564  *
5565  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5566  *
5567  *             log_2 n     
5568  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5569  *             k = 0
5570  *
5571  * And you'll find that:
5572  *
5573  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5574  *
5575  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5576  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5577  * of:
5578  *
5579  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5580  *
5581  *
5582  * WORK CONSERVING
5583  *
5584  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5585  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5586  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5587  *
5588  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5589  * time.
5590  *
5591  * [XXX more?]
5592  *
5593  *
5594  * CGROUPS
5595  *
5596  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5597  *
5598  *                                s_k,i
5599  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5600  *                                 S_k
5601  *
5602  * Where
5603  *
5604  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5605  *
5606  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5607  *
5608  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5609  * property.
5610  *
5611  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5612  *      rewrite all of this once again.]
5613  */ 
5614
5615 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5616
5617 enum fbq_type { regular, remote, all };
5618
5619 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5620 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5621 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5622 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5623
5624 struct lb_env {
5625         struct sched_domain     *sd;
5626
5627         struct rq               *src_rq;
5628         int                     src_cpu;
5629
5630         int                     dst_cpu;
5631         struct rq               *dst_rq;
5632
5633         struct cpumask          *dst_grpmask;
5634         int                     new_dst_cpu;
5635         enum cpu_idle_type      idle;
5636         long                    imbalance;
5637         unsigned int            src_grp_nr_running;
5638         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5639         struct cpumask          *cpus;
5640
5641         unsigned int            flags;
5642
5643         unsigned int            loop;
5644         unsigned int            loop_break;
5645         unsigned int            loop_max;
5646
5647         enum fbq_type           fbq_type;
5648         struct list_head        tasks;
5649 };
5650
5651 /*
5652  * Is this task likely cache-hot:
5653  */
5654 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5655 {
5656         s64 delta;
5657
5658         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5659
5660         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5661                 return 0;
5662
5663         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5664                 return 0;
5665
5666         /*
5667          * Buddy candidates are cache hot:
5668          */
5669         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5670                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5671                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5672                 return 1;
5673
5674         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5675                 return 1;
5676         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5677                 return 0;
5678
5679         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5680
5681         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5682 }
5683
5684 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5685 /*
5686  * Returns 1, if task migration degrades locality
5687  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5688  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5689  */
5690 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5691 {
5692         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5693         unsigned long src_faults, dst_faults;
5694         int src_nid, dst_nid;
5695
5696         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5697                 return -1;
5698
5699         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5700                 return -1;
5701
5702         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5703         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5704
5705         if (src_nid == dst_nid)
5706                 return -1;
5707
5708         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5709         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5710                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5711                         return 1;
5712                 else
5713                         return -1;
5714         }
5715
5716         /* Encourage migration to the preferred node. */
5717         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5718                 return 0;
5719
5720         if (numa_group) {
5721                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5722                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5723         } else {
5724                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5725                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5726         }
5727
5728         return dst_faults < src_faults;
5729 }
5730
5731 #else
5732 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5733                                              struct lb_env *env)
5734 {
5735         return -1;
5736 }
5737 #endif
5738
5739 /*
5740  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5741  */
5742 static
5743 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5744 {
5745         int tsk_cache_hot;
5746
5747         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5748
5749         /*
5750          * We do not migrate tasks that are:
5751          * 1) throttled_lb_pair, or
5752          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5753          * 3) running (obviously), or
5754          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5755          */
5756         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5757                 return 0;
5758
5759         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5760                 int cpu;
5761
5762                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5763
5764                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5765
5766                 /*
5767                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5768                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5769                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5770                  *
5771                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5772                  * one in current iteration.
5773                  */
5774                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5775                         return 0;
5776
5777                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5778                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5779                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5780                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5781                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5782                                 break;
5783                         }
5784                 }
5785
5786                 return 0;
5787         }
5788
5789         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5790         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5791
5792         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5793                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5794                 return 0;
5795         }
5796
5797         /*
5798          * Aggressive migration if:
5799          * 1) destination numa is preferred
5800          * 2) task is cache cold, or
5801          * 3) too many balance attempts have failed.
5802          */
5803         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5804         if (tsk_cache_hot == -1)
5805                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5806
5807         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5808             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5809                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5810                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5811                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5812                 }
5813                 return 1;
5814         }
5815
5816         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5817         return 0;
5818 }
5819
5820 /*
5821  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5822  */
5823 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5824 {
5825         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5826
5827         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5828         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5829         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5830 }
5831
5832 /*
5833  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5834  * part of active balancing operations within "domain".
5835  *
5836  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5837  */
5838 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5839 {
5840         struct task_struct *p, *n;
5841
5842         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5843
5844         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5845                 if (!can_migrate_task(p, env))
5846                         continue;
5847
5848                 detach_task(p, env);
5849
5850                 /*
5851                  * Right now, this is only the second place where
5852                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5853                  * so we can safely collect stats here rather than
5854                  * inside detach_tasks().
5855                  */
5856                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5857                 return p;
5858         }
5859         return NULL;
5860 }
5861
5862 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5863
5864 /*
5865  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5866  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5867  *
5868  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5869  */
5870 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5871 {
5872         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5873         struct task_struct *p;
5874         unsigned long load;
5875         int detached = 0;
5876
5877         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5878
5879         if (env->imbalance <= 0)
5880                 return 0;
5881
5882         while (!list_empty(tasks)) {
5883                 /*
5884                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
5885                  * which could at worst lead to a livelock crash.
5886                  */
5887                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
5888                         break;
5889
5890                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5891
5892                 env->loop++;
5893                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5894                 if (env->loop > env->loop_max)
5895                         break;
5896
5897                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5898                 if (env->loop > env->loop_break) {
5899                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5900                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5901                         break;
5902                 }
5903
5904                 if (!can_migrate_task(p, env))
5905                         goto next;
5906
5907                 load = task_h_load(p);
5908
5909                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5910                         goto next;
5911
5912                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5913                         goto next;
5914
5915                 detach_task(p, env);
5916                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5917
5918                 detached++;
5919                 env->imbalance -= load;
5920
5921 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5922                 /*
5923                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5924                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5925                  * the critical section.
5926                  */
5927                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5928                         break;
5929 #endif
5930
5931                 /*
5932                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5933                  * weighted load.
5934                  */
5935                 if (env->imbalance <= 0)
5936                         break;
5937
5938                 continue;
5939 next:
5940                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5941         }
5942
5943         /*
5944          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5945          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5946          * than inside detach_one_task().
5947          */
5948         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5949
5950         return detached;
5951 }
5952
5953 /*
5954  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5955  */
5956 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5957 {
5958         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5959
5960         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5961         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5962         activate_task(rq, p, 0);
5963         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5964 }
5965
5966 /*
5967  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5968  * its new rq.
5969  */
5970 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5971 {
5972         raw_spin_lock(&rq->lock);
5973         attach_task(rq, p);
5974         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5975 }
5976
5977 /*
5978  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5979  * new rq.
5980  */
5981 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5982 {
5983         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5984         struct task_struct *p;
5985
5986         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5987
5988         while (!list_empty(tasks)) {
5989                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5990                 list_del_init(&p->se.group_node);
5991
5992                 attach_task(env->dst_rq, p);
5993         }
5994
5995         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5996 }
5997
5998 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5999 static void update_blocked_averages(int cpu)
6000 {
6001         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6002         struct cfs_rq *cfs_rq;
6003         unsigned long flags;
6004
6005         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6006         update_rq_clock(rq);
6007
6008         /*
6009          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6010          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6011          */
6012         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6013                 /* throttled entities do not contribute to load */
6014                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6015                         continue;
6016
6017                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6018                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6019         }
6020         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6021 }
6022
6023 /*
6024  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6025  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6026  * group is a fraction of its parents load.
6027  */
6028 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6029 {
6030         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6031         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6032         unsigned long now = jiffies;
6033         unsigned long load;
6034
6035         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6036                 return;
6037
6038         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6039         for_each_sched_entity(se) {
6040                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6041                 cfs_rq->h_load_next = se;
6042                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6043                         break;
6044         }
6045
6046         if (!se) {
6047                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6048                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6049         }
6050
6051         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6052                 load = cfs_rq->h_load;
6053                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6054                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6055                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6056                 cfs_rq->h_load = load;
6057                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6058         }
6059 }
6060
6061 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6062 {
6063         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6064
6065         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6066         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6067                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6068 }
6069 #else
6070 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6071 {
6072         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6073         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6074         unsigned long flags;
6075
6076         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6077         update_rq_clock(rq);
6078         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6079         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6080 }
6081
6082 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6083 {
6084         return p->se.avg.load_avg;
6085 }
6086 #endif
6087
6088 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6089
6090 enum group_type {
6091         group_other = 0,
6092         group_imbalanced,
6093         group_overloaded,
6094 };
6095
6096 /*
6097  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6098  */
6099 struct sg_lb_stats {
6100         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6101         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6102         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6103         unsigned long load_per_task;
6104         unsigned long group_capacity;
6105         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6106         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6107         unsigned int idle_cpus;
6108         unsigned int group_weight;
6109         enum group_type group_type;
6110         int group_no_capacity;
6111 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6112         unsigned int nr_numa_running;
6113         unsigned int nr_preferred_running;
6114 #endif
6115 };
6116
6117 /*
6118  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6119  *               during load balancing.
6120  */
6121 struct sd_lb_stats {
6122         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6123         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6124         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6125         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6126         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6127
6128         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6129         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6130 };
6131
6132 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6133 {
6134         /*
6135          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6136          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6137          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6138          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6139          */
6140         *sds = (struct sd_lb_stats){
6141                 .busiest = NULL,
6142                 .local = NULL,
6143                 .total_load = 0UL,
6144                 .total_capacity = 0UL,
6145                 .busiest_stat = {
6146                         .avg_load = 0UL,
6147                         .sum_nr_running = 0,
6148                         .group_type = group_other,
6149                 },
6150         };
6151 }
6152
6153 /**
6154  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6155  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6156  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6157  *
6158  * Return: The load index.
6159  */
6160 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6161                                         enum cpu_idle_type idle)
6162 {
6163         int load_idx;
6164
6165         switch (idle) {
6166         case CPU_NOT_IDLE:
6167                 load_idx = sd->busy_idx;
6168                 break;
6169
6170         case CPU_NEWLY_IDLE:
6171                 load_idx = sd->newidle_idx;
6172                 break;
6173         default:
6174                 load_idx = sd->idle_idx;
6175                 break;
6176         }
6177
6178         return load_idx;
6179 }
6180
6181 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6182 {
6183         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6184         u64 total, used, age_stamp, avg;
6185         s64 delta;
6186
6187         /*
6188          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6189          * we read them once before doing sanity checks on them.
6190          */
6191         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6192         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6193         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6194
6195         if (unlikely(delta < 0))
6196                 delta = 0;
6197
6198         total = sched_avg_period() + delta;
6199
6200         used = div_u64(avg, total);
6201
6202         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6203                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6204
6205         return 1;
6206 }
6207
6208 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6209 {
6210         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6211         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6212
6213         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6214
6215         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6216         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6217
6218         if (!capacity)
6219                 capacity = 1;
6220
6221         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6222         sdg->sgc->capacity = capacity;
6223 }
6224
6225 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6226 {
6227         struct sched_domain *child = sd->child;
6228         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6229         unsigned long capacity;
6230         unsigned long interval;
6231
6232         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6233         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6234         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6235
6236         if (!child) {
6237                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6238                 return;
6239         }
6240
6241         capacity = 0;
6242
6243         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6244                 /*
6245                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6246                  * span the current group.
6247                  */
6248
6249                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6250                         struct sched_group_capacity *sgc;
6251                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6252
6253                         /*
6254                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6255                          * gets here before we've attached the domains to the
6256                          * runqueues.
6257                          *
6258                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6259                          * in update_cpu_capacity().
6260                          *
6261                          * This avoids capacity from being 0 and
6262                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6263                          */
6264                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6265                                 capacity += capacity_of(cpu);
6266                                 continue;
6267                         }
6268
6269                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6270                         capacity += sgc->capacity;
6271                 }
6272         } else  {
6273                 /*
6274                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6275                  * span the current group.
6276                  */ 
6277
6278                 group = child->groups;
6279                 do {
6280                         capacity += group->sgc->capacity;
6281                         group = group->next;
6282                 } while (group != child->groups);
6283         }
6284
6285         sdg->sgc->capacity = capacity;
6286 }
6287
6288 /*
6289  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6290  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6291  * Return true is the capacity is reduced
6292  */
6293 static inline int
6294 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6295 {
6296         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6297                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6298 }
6299
6300 /*
6301  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6302  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6303  *
6304  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6305  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6306  * Something like:
6307  *
6308  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6309  *              *     * * *
6310  *
6311  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6312  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6313  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6314  *
6315  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6316  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6317  * moving tasks due to affinity constraints.
6318  *
6319  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6320  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6321  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6322  * to create an effective group imbalance.
6323  *
6324  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6325  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6326  * subtle and fragile situation.
6327  */
6328
6329 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6330 {
6331         return group->sgc->imbalance;
6332 }
6333
6334 /*
6335  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6336  * be used by some tasks.
6337  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6338  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6339  * available capacity for CFS tasks.
6340  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6341  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6342  * capacity in meaningful for the load balancer.
6343  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6344  * any benefit for the load balance.
6345  */
6346 static inline bool
6347 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6348 {
6349         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6350                 return true;
6351
6352         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6353                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6354                 return true;
6355
6356         return false;
6357 }
6358
6359 /*
6360  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6361  *  handle.
6362  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6363  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6364  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6365  *  false.
6366  */
6367 static inline bool
6368 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6369 {
6370         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6371                 return false;
6372
6373         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6374                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6375                 return true;
6376
6377         return false;
6378 }
6379
6380 static inline enum
6381 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6382                           struct sg_lb_stats *sgs)
6383 {
6384         if (sgs->group_no_capacity)
6385                 return group_overloaded;
6386
6387         if (sg_imbalanced(group))
6388                 return group_imbalanced;
6389
6390         return group_other;
6391 }
6392
6393 /**
6394  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6395  * @env: The load balancing environment.
6396  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6397  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6398  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6399  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6400  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6401  */
6402 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6403                         struct sched_group *group, int load_idx,
6404                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6405                         bool *overload)
6406 {
6407         unsigned long load;
6408         int i;
6409
6410         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6411
6412         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6413                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6414
6415                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6416                 if (local_group)
6417                         load = target_load(i, load_idx);
6418                 else
6419                         load = source_load(i, load_idx);
6420
6421                 sgs->group_load += load;
6422                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6423                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6424
6425                 if (rq->nr_running > 1)
6426                         *overload = true;
6427
6428 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6429                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6430                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6431 #endif
6432                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6433                 if (idle_cpu(i))
6434                         sgs->idle_cpus++;
6435         }
6436
6437         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6438         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6439         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6440
6441         if (sgs->sum_nr_running)
6442                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6443
6444         sgs->group_weight = group->group_weight;
6445
6446         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6447         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6448 }
6449
6450 /**
6451  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6452  * @env: The load balancing environment.
6453  * @sds: sched_domain statistics
6454  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6455  * @sgs: sched_group statistics
6456  *
6457  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6458  * busiest group.
6459  *
6460  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6461  * busiest group. %false otherwise.
6462  */
6463 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6464                                    struct sd_lb_stats *sds,
6465                                    struct sched_group *sg,
6466                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6467 {
6468         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6469
6470         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6471                 return true;
6472
6473         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6474                 return false;
6475
6476         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6477                 return false;
6478
6479         /* This is the busiest node in its class. */
6480         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6481                 return true;
6482
6483         /*
6484          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6485          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6486          * higher than ourself as busy.
6487          */
6488         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6489                 if (!sds->busiest)
6490                         return true;
6491
6492                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6493                         return true;
6494         }
6495
6496         return false;
6497 }
6498
6499 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6500 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6501 {
6502         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6503                 return regular;
6504         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6505                 return remote;
6506         return all;
6507 }
6508
6509 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6510 {
6511         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6512                 return regular;
6513         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6514                 return remote;
6515         return all;
6516 }
6517 #else
6518 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6519 {
6520         return all;
6521 }
6522
6523 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6524 {
6525         return regular;
6526 }
6527 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6528
6529 /**
6530  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6531  * @env: The load balancing environment.
6532  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6533  */
6534 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6535 {
6536         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6537         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6538         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6539         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6540         bool overload = false;
6541
6542         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6543                 prefer_sibling = 1;
6544
6545         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6546
6547         do {
6548                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6549                 int local_group;
6550
6551                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6552                 if (local_group) {
6553                         sds->local = sg;
6554                         sgs = &sds->local_stat;
6555
6556                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6557                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6558                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6559                 }
6560
6561                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6562                                                 &overload);
6563
6564                 if (local_group)
6565                         goto next_group;
6566
6567                 /*
6568                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6569                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6570                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6571                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6572                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6573                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6574                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6575                  * the tasks on the system).
6576                  */
6577                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6578                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6579                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6580                         sgs->group_no_capacity = 1;
6581                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6582                 }
6583
6584                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6585                         sds->busiest = sg;
6586                         sds->busiest_stat = *sgs;
6587                 }
6588
6589 next_group:
6590                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6591                 sds->total_load += sgs->group_load;
6592                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6593
6594                 sg = sg->next;
6595         } while (sg != env->sd->groups);
6596
6597         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6598                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6599
6600         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
6601
6602         if (!env->sd->parent) {
6603                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6604                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6605                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6606         }
6607
6608 }
6609
6610 /**
6611  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6612  *                      sched doman.
6613  *
6614  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6615  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6616  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6617  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6618  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6619  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6620  *
6621  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6622  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6623  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6624  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6625  * number.
6626  *
6627  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6628  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6629  *
6630  * @env: The load balancing environment.
6631  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6632  */
6633 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6634 {
6635         int busiest_cpu;
6636
6637         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6638                 return 0;
6639
6640         if (!sds->busiest)
6641                 return 0;
6642
6643         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6644         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6645                 return 0;
6646
6647         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6648                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6649                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6650
6651         return 1;
6652 }
6653
6654 /**
6655  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6656  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6657  *                      load balancing.
6658  * @env: The load balancing environment.
6659  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6660  */
6661 static inline
6662 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6663 {
6664         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6665         unsigned int imbn = 2;
6666         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6667         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6668
6669         local = &sds->local_stat;
6670         busiest = &sds->busiest_stat;
6671
6672         if (!local->sum_nr_running)
6673                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6674         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6675                 imbn = 1;
6676
6677         scaled_busy_load_per_task =
6678                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6679                 busiest->group_capacity;
6680
6681         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6682             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6683                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6684                 return;
6685         }
6686
6687         /*
6688          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6689          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6690          * moving them.
6691          */
6692
6693         capa_now += busiest->group_capacity *
6694                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6695         capa_now += local->group_capacity *
6696                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6697         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6698
6699         /* Amount of load we'd subtract */
6700         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6701                 capa_move += busiest->group_capacity *
6702                             min(busiest->load_per_task,
6703                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6704         }
6705
6706         /* Amount of load we'd add */
6707         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6708             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6709                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6710                       local->group_capacity;
6711         } else {
6712                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6713                       local->group_capacity;
6714         }
6715         capa_move += local->group_capacity *
6716                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6717         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6718
6719         /* Move if we gain throughput */
6720         if (capa_move > capa_now)
6721                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6722 }
6723
6724 /**
6725  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6726  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6727  * @env: load balance environment
6728  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6729  */
6730 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6731 {
6732         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6733         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6734
6735         local = &sds->local_stat;
6736         busiest = &sds->busiest_stat;
6737
6738         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6739                 /*
6740                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6741                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6742                  */
6743                 busiest->load_per_task =
6744                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6745         }
6746
6747         /*
6748          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6749          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6750          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6751          */
6752         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6753             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6754                 env->imbalance = 0;
6755                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6756         }
6757
6758         /*
6759          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6760          */
6761         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6762             local->group_type   == group_overloaded) {
6763                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6764                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6765                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6766                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6767                 else
6768                         load_above_capacity = ~0UL;
6769         }
6770
6771         /*
6772          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6773          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6774          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6775          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6776          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6777          * for the minimum possible imbalance.
6778          */
6779         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6780
6781         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6782         env->imbalance = min(
6783                 max_pull * busiest->group_capacity,
6784                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6785         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6786
6787         /*
6788          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6789          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6790          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6791          * moved
6792          */
6793         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6794                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6795 }
6796
6797 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6798
6799 /**
6800  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6801  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6802  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6803  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6804  * such a group exists.
6805  *
6806  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6807  * to restore balance.
6808  *
6809  * @env: The load balancing environment.
6810  *
6811  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6812  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6813  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6814  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6815  */
6816 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6817 {
6818         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6819         struct sd_lb_stats sds;
6820
6821         init_sd_lb_stats(&sds);
6822
6823         /*
6824          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6825          * this level.
6826          */
6827         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6828         local = &sds.local_stat;
6829         busiest = &sds.busiest_stat;
6830
6831         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6832         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6833             check_asym_packing(env, &sds))
6834                 return sds.busiest;
6835
6836         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6837         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6838                 goto out_balanced;
6839
6840         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6841                                                 / sds.total_capacity;
6842
6843         /*
6844          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6845          * work because they assume all things are equal, which typically
6846          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6847          */
6848         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6849                 goto force_balance;
6850
6851         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6852         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6853             busiest->group_no_capacity)
6854                 goto force_balance;
6855
6856         /*
6857          * If the local group is busier than the selected busiest group
6858          * don't try and pull any tasks.
6859          */
6860         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6861                 goto out_balanced;
6862
6863         /*
6864          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6865          * average load.
6866          */
6867         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6868                 goto out_balanced;
6869
6870         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6871                 /*
6872                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6873                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6874                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6875                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6876                  * might end up to just move the imbalance on another group
6877                  */
6878                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6879                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6880                         goto out_balanced;
6881         } else {
6882                 /*
6883                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6884                  * imbalance_pct to be conservative.
6885                  */
6886                 if (100 * busiest->avg_load <=
6887                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6888                         goto out_balanced;
6889         }
6890
6891 force_balance:
6892         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6893         calculate_imbalance(env, &sds);
6894         return sds.busiest;
6895
6896 out_balanced:
6897         env->imbalance = 0;
6898         return NULL;
6899 }
6900
6901 /*
6902  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6903  */
6904 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6905                                      struct sched_group *group)
6906 {
6907         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6908         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6909         int i;
6910
6911         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6912                 unsigned long capacity, wl;
6913                 enum fbq_type rt;
6914
6915                 rq = cpu_rq(i);
6916                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6917
6918                 /*
6919                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6920                  *  - regular: there are !numa tasks
6921                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6922                  *  - all:     there is no distinction
6923                  *
6924                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6925                  * ignore those when there's better options.
6926                  *
6927                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6928                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6929                  * queue by moving tasks around inside the node.
6930                  *
6931                  * If we cannot move enough load due to this classification
6932                  * the next pass will adjust the group classification and
6933                  * allow migration of more tasks.
6934                  *
6935                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6936                  */
6937                 if (rt > env->fbq_type)
6938                         continue;
6939
6940                 capacity = capacity_of(i);
6941
6942                 wl = weighted_cpuload(i);
6943
6944                 /*
6945                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6946                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6947                  */
6948
6949                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
6950                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
6951                         continue;
6952
6953                 /*
6954                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6955                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6956                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6957                  * potentially running at a lower capacity.
6958                  *
6959                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6960                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6961                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6962                  * our previous maximum.
6963                  */
6964                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6965                         busiest_load = wl;
6966                         busiest_capacity = capacity;
6967                         busiest = rq;
6968                 }
6969         }
6970
6971         return busiest;
6972 }
6973
6974 /*
6975  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6976  * so long as it is large enough.
6977  */
6978 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6979
6980 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6981 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6982
6983 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6984 {
6985         struct sched_domain *sd = env->sd;
6986
6987         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6988
6989                 /*
6990                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6991                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6992                  * lowest numbered CPUs.
6993                  */
6994                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6995                         return 1;
6996         }
6997
6998         /*
6999          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7000          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7001          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7002          * available on dst_cpu.
7003          */
7004         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7005             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7006                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7007                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7008                         return 1;
7009         }
7010
7011         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7012                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7013                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7014                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7015                         return 1;
7016         }
7017
7018         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7019 }
7020
7021 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7022
7023 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7024 {
7025         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7026         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7027         int cpu, balance_cpu = -1;
7028
7029         /*
7030          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7031          * to do the newly idle load balance.
7032          */
7033         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7034                 return 1;
7035
7036         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7037         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7038         /* Try to find first idle cpu */
7039         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7040                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7041                         continue;
7042
7043                 balance_cpu = cpu;
7044                 break;
7045         }
7046
7047         if (balance_cpu == -1)
7048                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7049
7050         /*
7051          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7052          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7053          */
7054         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7055 }
7056
7057 /*
7058  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7059  * tasks if there is an imbalance.
7060  */
7061 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7062                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7063                         int *continue_balancing)
7064 {
7065         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7066         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7067         struct sched_group *group;
7068         struct rq *busiest;
7069         unsigned long flags;
7070         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7071
7072         struct lb_env env = {
7073                 .sd             = sd,
7074                 .dst_cpu        = this_cpu,
7075                 .dst_rq         = this_rq,
7076                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7077                 .idle           = idle,
7078                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7079                 .cpus           = cpus,
7080                 .fbq_type       = all,
7081                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7082         };
7083
7084         /*
7085          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7086          * other cpus in our group
7087          */
7088         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7089                 env.dst_grpmask = NULL;
7090
7091         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7092
7093         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7094
7095 redo:
7096         if (!should_we_balance(&env)) {
7097                 *continue_balancing = 0;
7098                 goto out_balanced;
7099         }
7100
7101         group = find_busiest_group(&env);
7102         if (!group) {
7103                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7104                 goto out_balanced;
7105         }
7106
7107         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7108         if (!busiest) {
7109                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7110                 goto out_balanced;
7111         }
7112
7113         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7114
7115         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7116
7117         env.src_cpu = busiest->cpu;
7118         env.src_rq = busiest;
7119
7120         ld_moved = 0;
7121         if (busiest->nr_running > 1) {
7122                 /*
7123                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7124                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7125                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7126                  * correctly treated as an imbalance.
7127                  */
7128                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7129                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7130
7131 more_balance:
7132                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7133
7134                 /*
7135                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7136                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7137                  */
7138                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7139
7140                 /*
7141                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7142                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7143                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7144                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7145                  * See task_rq_lock() family for the details.
7146                  */
7147
7148                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7149
7150                 if (cur_ld_moved) {
7151                         attach_tasks(&env);
7152                         ld_moved += cur_ld_moved;
7153                 }
7154
7155                 local_irq_restore(flags);
7156
7157                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7158                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7159                         goto more_balance;
7160                 }
7161
7162                 /*
7163                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7164                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7165                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7166                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7167                  * sched_group.
7168                  *
7169                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7170                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7171                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7172                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7173                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7174                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7175                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7176                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7177                  * This however should not happen so much in practice and
7178                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7179                  * excess load moved.
7180                  */
7181                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7182
7183                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7184                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7185
7186                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7187                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7188                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7189                         env.loop         = 0;
7190                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7191
7192                         /*
7193                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7194                          * need to continue with same src_cpu.
7195                          */
7196                         goto more_balance;
7197                 }
7198
7199                 /*
7200                  * We failed to reach balance because of affinity.
7201                  */
7202                 if (sd_parent) {
7203                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7204
7205                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7206                                 *group_imbalance = 1;
7207                 }
7208
7209                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7210                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7211                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7212                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7213                                 env.loop = 0;
7214                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7215                                 goto redo;
7216                         }
7217                         goto out_all_pinned;
7218                 }
7219         }
7220
7221         if (!ld_moved) {
7222                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7223                 /*
7224                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7225                  * We do not want newidle balance, which can be very
7226                  * frequent, pollute the failure counter causing
7227                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7228                  */
7229                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7230                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7231                                 sd->nr_balance_failed++;
7232
7233                 if (need_active_balance(&env)) {
7234                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7235
7236                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7237                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7238                          * moved to this_cpu
7239                          */
7240                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7241                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7242                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7243                                                             flags);
7244                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7245                                 goto out_one_pinned;
7246                         }
7247
7248                         /*
7249                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7250                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7251                          * only after active load balance is finished.
7252                          */
7253                         if (!busiest->active_balance) {
7254                                 busiest->active_balance = 1;
7255                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7256                                 active_balance = 1;
7257                         }
7258                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7259
7260                         if (active_balance) {
7261                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7262                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7263                                         &busiest->active_balance_work);
7264                         }
7265
7266                         /*
7267                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7268                          * counter.
7269                          */
7270                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7271                 }
7272         } else
7273                 sd->nr_balance_failed = 0;
7274
7275         if (likely(!active_balance)) {
7276                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7277                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7278         } else {
7279                 /*
7280                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7281                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7282                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7283                  * detach_tasks).
7284                  */
7285                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7286                         sd->balance_interval *= 2;
7287         }
7288
7289         goto out;
7290
7291 out_balanced:
7292         /*
7293          * We reach balance although we may have faced some affinity
7294          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7295          */
7296         if (sd_parent) {
7297                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7298
7299                 if (*group_imbalance)
7300                         *group_imbalance = 0;
7301         }
7302
7303 out_all_pinned:
7304         /*
7305          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7306          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7307          * can try to migrate them.
7308          */
7309         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7310
7311         sd->nr_balance_failed = 0;
7312
7313 out_one_pinned:
7314         /* tune up the balancing interval */
7315         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7316                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7317                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7318                 sd->balance_interval *= 2;
7319
7320         ld_moved = 0;
7321 out:
7322         return ld_moved;
7323 }
7324
7325 static inline unsigned long
7326 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7327 {
7328         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7329
7330         if (cpu_busy)
7331                 interval *= sd->busy_factor;
7332
7333         /* scale ms to jiffies */
7334         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7335         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7336
7337         return interval;
7338 }
7339
7340 static inline void
7341 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7342 {
7343         unsigned long interval, next;
7344
7345         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7346         next = sd->last_balance + interval;
7347
7348         if (time_after(*next_balance, next))
7349                 *next_balance = next;
7350 }
7351
7352 /*
7353  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7354  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7355  */
7356 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7357 {
7358         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7359         int this_cpu = this_rq->cpu;
7360         struct sched_domain *sd;
7361         int pulled_task = 0;
7362         u64 curr_cost = 0;
7363
7364         idle_enter_fair(this_rq);
7365
7366         /*
7367          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7368          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7369          */
7370         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7371
7372         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7373             !this_rq->rd->overload) {
7374                 rcu_read_lock();
7375                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7376                 if (sd)
7377                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7378                 rcu_read_unlock();
7379
7380                 goto out;
7381         }
7382
7383         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7384
7385         update_blocked_averages(this_cpu);
7386         rcu_read_lock();
7387         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7388                 int continue_balancing = 1;
7389                 u64 t0, domain_cost;
7390
7391                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7392                         continue;
7393
7394                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7395                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7396                         break;
7397                 }
7398
7399                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7400                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7401
7402                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7403                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7404                                                    &continue_balancing);
7405
7406                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7407                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7408                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7409
7410                         curr_cost += domain_cost;
7411                 }
7412
7413                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7414
7415                 /*
7416                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7417                  * now runnable tasks on this rq.
7418                  */
7419                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7420                         break;
7421         }
7422         rcu_read_unlock();
7423
7424         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7425
7426         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7427                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7428
7429         /*
7430          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7431          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7432          * pretend we pulled a task.
7433          */
7434         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7435                 pulled_task = 1;
7436
7437 out:
7438         /* Move the next balance forward */
7439         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7440                 this_rq->next_balance = next_balance;
7441
7442         /* Is there a task of a high priority class? */
7443         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7444                 pulled_task = -1;
7445
7446         if (pulled_task) {
7447                 idle_exit_fair(this_rq);
7448                 this_rq->idle_stamp = 0;
7449         }
7450
7451         return pulled_task;
7452 }
7453
7454 /*
7455  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7456  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7457  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7458  * avoids physical / logical imbalances.
7459  */
7460 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7461 {
7462         struct rq *busiest_rq = data;
7463         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7464         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7465         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7466         struct sched_domain *sd;
7467         struct task_struct *p = NULL;
7468
7469         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7470
7471         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7472         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7473                      !busiest_rq->active_balance))
7474                 goto out_unlock;
7475
7476         /* Is there any task to move? */
7477         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7478                 goto out_unlock;
7479
7480         /*
7481          * This condition is "impossible", if it occurs
7482          * we need to fix it. Originally reported by
7483          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7484          */
7485         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7486
7487         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7488         rcu_read_lock();
7489         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7490                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7491                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7492                                 break;
7493         }
7494
7495         if (likely(sd)) {
7496                 struct lb_env env = {
7497                         .sd             = sd,
7498                         .dst_cpu        = target_cpu,
7499                         .dst_rq         = target_rq,
7500                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7501                         .src_rq         = busiest_rq,
7502                         .idle           = CPU_IDLE,
7503                 };
7504
7505                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7506
7507                 p = detach_one_task(&env);
7508                 if (p)
7509                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7510                 else
7511                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7512         }
7513         rcu_read_unlock();
7514 out_unlock:
7515         busiest_rq->active_balance = 0;
7516         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7517
7518         if (p)
7519                 attach_one_task(target_rq, p);
7520
7521         local_irq_enable();
7522
7523         return 0;
7524 }
7525
7526 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7527 {
7528         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7529 }
7530
7531 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7532 /*
7533  * idle load balancing details
7534  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7535  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7536  *   load balancing for all the idle CPUs.
7537  */
7538 static struct {
7539         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7540         atomic_t nr_cpus;
7541         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7542 } nohz ____cacheline_aligned;
7543
7544 static inline int find_new_ilb(void)
7545 {
7546         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7547
7548         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7549                 return ilb;
7550
7551         return nr_cpu_ids;
7552 }
7553
7554 /*
7555  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7556  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7557  * CPU (if there is one).
7558  */
7559 static void nohz_balancer_kick(void)
7560 {
7561         int ilb_cpu;
7562
7563         nohz.next_balance++;
7564
7565         ilb_cpu = find_new_ilb();
7566
7567         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7568                 return;
7569
7570         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7571                 return;
7572         /*
7573          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7574          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7575          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7576          * will be run before returning from the IPI.
7577          */
7578         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7579         return;
7580 }
7581
7582 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7583 {
7584         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7585                 /*
7586                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7587                  */
7588                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7589                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7590                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7591                 }
7592                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7593         }
7594 }
7595
7596 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7597 {
7598         struct sched_domain *sd;
7599         int cpu = smp_processor_id();
7600
7601         rcu_read_lock();
7602         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7603
7604         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7605                 goto unlock;
7606         sd->nohz_idle = 0;
7607
7608         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7609 unlock:
7610         rcu_read_unlock();
7611 }
7612
7613 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7614 {
7615         struct sched_domain *sd;
7616         int cpu = smp_processor_id();
7617
7618         rcu_read_lock();
7619         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7620
7621         if (!sd || sd->nohz_idle)
7622                 goto unlock;
7623         sd->nohz_idle = 1;
7624
7625         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7626 unlock:
7627         rcu_read_unlock();
7628 }
7629
7630 /*
7631  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7632  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7633  */
7634 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7635 {
7636         /*
7637          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7638          */
7639         if (!cpu_active(cpu))
7640                 return;
7641
7642         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7643                 return;
7644
7645         /*
7646          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7647          */
7648         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7649                 return;
7650
7651         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7652         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7653         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7654 }
7655
7656 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7657                                         unsigned long action, void *hcpu)
7658 {
7659         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7660         case CPU_DYING:
7661                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7662                 return NOTIFY_OK;
7663         default:
7664                 return NOTIFY_DONE;
7665         }
7666 }
7667 #endif
7668
7669 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7670
7671 /*
7672  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7673  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7674  */
7675 void update_max_interval(void)
7676 {
7677         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7678 }
7679
7680 /*
7681  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7682  * and initiates a balancing operation if so.
7683  *
7684  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7685  */
7686 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7687 {
7688         int continue_balancing = 1;
7689         int cpu = rq->cpu;
7690         unsigned long interval;
7691         struct sched_domain *sd;
7692         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7693         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7694         int update_next_balance = 0;
7695         int need_serialize, need_decay = 0;
7696         u64 max_cost = 0;
7697
7698         update_blocked_averages(cpu);
7699
7700         rcu_read_lock();
7701         for_each_domain(cpu, sd) {
7702                 /*
7703                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7704                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7705                  */
7706                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7707                         sd->max_newidle_lb_cost =
7708                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7709                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7710                         need_decay = 1;
7711                 }
7712                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7713
7714                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7715                         continue;
7716
7717                 /*
7718                  * Stop the load balance at this level. There is another
7719                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7720                  * actively.
7721                  */
7722                 if (!continue_balancing) {
7723                         if (need_decay)
7724                                 continue;
7725                         break;
7726                 }
7727
7728                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7729
7730                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7731                 if (need_serialize) {
7732                         if (!spin_trylock(&balancing))
7733                                 goto out;
7734                 }
7735
7736                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7737                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7738                                 /*
7739                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7740                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7741                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7742                                  */
7743                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7744                         }
7745                         sd->last_balance = jiffies;
7746                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7747                 }
7748                 if (need_serialize)
7749                         spin_unlock(&balancing);
7750 out:
7751                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7752                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7753                         update_next_balance = 1;
7754                 }
7755         }
7756         if (need_decay) {
7757                 /*
7758                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7759                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7760                  */
7761                 rq->max_idle_balance_cost =
7762                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7763         }
7764         rcu_read_unlock();
7765
7766         /*
7767          * next_balance will be updated only when there is a need.
7768          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7769          * updated.
7770          */
7771         if (likely(update_next_balance)) {
7772                 rq->next_balance = next_balance;
7773
7774 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7775                 /*
7776                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
7777                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
7778                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
7779                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
7780                  * balance for itself and we need to update the
7781                  * nohz.next_balance accordingly.
7782                  */
7783                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
7784                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
7785 #endif
7786         }
7787 }
7788
7789 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7790 /*
7791  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7792  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7793  */
7794 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7795 {
7796         int this_cpu = this_rq->cpu;
7797         struct rq *rq;
7798         int balance_cpu;
7799         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7800         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7801         int update_next_balance = 0;
7802
7803         if (idle != CPU_IDLE ||
7804             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7805                 goto end;
7806
7807         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7808                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7809                         continue;
7810
7811                 /*
7812                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7813                  * work being done for other cpus. Next load
7814                  * balancing owner will pick it up.
7815                  */
7816                 if (need_resched())
7817                         break;
7818
7819                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7820
7821                 /*
7822                  * If time for next balance is due,
7823                  * do the balance.
7824                  */
7825                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7826                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7827                         update_rq_clock(rq);
7828                         update_idle_cpu_load(rq);
7829                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7830                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7831                 }
7832
7833                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
7834                         next_balance = rq->next_balance;
7835                         update_next_balance = 1;
7836                 }
7837         }
7838
7839         /*
7840          * next_balance will be updated only when there is a need.
7841          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
7842          * updated.
7843          */
7844         if (likely(update_next_balance))
7845                 nohz.next_balance = next_balance;
7846 end:
7847         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7848 }
7849
7850 /*
7851  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7852  * of an idle cpu in the system.
7853  *   - This rq has more than one task.
7854  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7855  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7856  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7857  *     multiple busy cpu.
7858  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7859  *     domain span are idle.
7860  */
7861 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7862 {
7863         unsigned long now = jiffies;
7864         struct sched_domain *sd;
7865         struct sched_group_capacity *sgc;
7866         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7867         bool kick = false;
7868
7869         if (unlikely(rq->idle_balance))
7870                 return false;
7871
7872        /*
7873         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7874         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7875         */
7876         set_cpu_sd_state_busy();
7877         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7878
7879         /*
7880          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7881          * balancing.
7882          */
7883         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7884                 return false;
7885
7886         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7887                 return false;
7888
7889         if (rq->nr_running >= 2)
7890                 return true;
7891
7892         rcu_read_lock();
7893         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7894         if (sd) {
7895                 sgc = sd->groups->sgc;
7896                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7897
7898                 if (nr_busy > 1) {
7899                         kick = true;
7900                         goto unlock;
7901                 }
7902
7903         }
7904
7905         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7906         if (sd) {
7907                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7908                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7909                         kick = true;
7910                         goto unlock;
7911                 }
7912         }
7913
7914         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7915         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7916                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
7917                 kick = true;
7918                 goto unlock;
7919         }
7920
7921 unlock:
7922         rcu_read_unlock();
7923         return kick;
7924 }
7925 #else
7926 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7927 #endif
7928
7929 /*
7930  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7931  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7932  */
7933 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7934 {
7935         struct rq *this_rq = this_rq();
7936         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7937                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7938
7939         /*
7940          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7941          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7942          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
7943          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
7944          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
7945          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
7946          */
7947         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7948         rebalance_domains(this_rq, idle);
7949 }
7950
7951 /*
7952  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7953  */
7954 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7955 {
7956         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7957         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7958                 return;
7959
7960         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7961                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7962 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7963         if (nohz_kick_needed(rq))
7964                 nohz_balancer_kick();
7965 #endif
7966 }
7967
7968 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7969 {
7970         update_sysctl();
7971
7972         update_runtime_enabled(rq);
7973 }
7974
7975 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7976 {
7977         update_sysctl();
7978
7979         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7980         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7981 }
7982
7983 #endif /* CONFIG_SMP */
7984
7985 /*
7986  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7987  */
7988 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7989 {
7990         struct cfs_rq *cfs_rq;
7991         struct sched_entity *se = &curr->se;
7992
7993         for_each_sched_entity(se) {
7994                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7995                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7996         }
7997
7998         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
7999                 task_tick_numa(rq, curr);
8000 }
8001
8002 /*
8003  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8004  *  - child not yet on the tasklist
8005  *  - preemption disabled
8006  */
8007 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8008 {
8009         struct cfs_rq *cfs_rq;
8010         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8011         int this_cpu = smp_processor_id();
8012         struct rq *rq = this_rq();
8013         unsigned long flags;
8014
8015         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8016
8017         update_rq_clock(rq);
8018
8019         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8020         curr = cfs_rq->curr;
8021
8022         /*
8023          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8024          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8025          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8026          * of child point to valid ones.
8027          */
8028         rcu_read_lock();
8029         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8030         rcu_read_unlock();
8031
8032         update_curr(cfs_rq);
8033
8034         if (curr)
8035                 se->vruntime = curr->vruntime;
8036         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8037
8038         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8039                 /*
8040                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8041                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8042                  */
8043                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8044                 resched_curr(rq);
8045         }
8046
8047         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8048
8049         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8050 }
8051
8052 /*
8053  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8054  * the current task.
8055  */
8056 static void
8057 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8058 {
8059         if (!task_on_rq_queued(p))
8060                 return;
8061
8062         /*
8063          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8064          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8065          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8066          */
8067         if (rq->curr == p) {
8068                 if (p->prio > oldprio)
8069                         resched_curr(rq);
8070         } else
8071                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8072 }
8073
8074 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8075 {
8076         struct sched_entity *se = &p->se;
8077
8078         /*
8079          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8080          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8081          * vruntime.
8082          */
8083         if (p->on_rq)
8084                 return true;
8085
8086         /*
8087          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8088          * But there are some cases where it has already been normalized:
8089          *
8090          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8091          *   wake_up_new_task().
8092          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8093          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8094          */
8095         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8096                 return true;
8097
8098         return false;
8099 }
8100
8101 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8102 {
8103         struct sched_entity *se = &p->se;
8104         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8105
8106         if (!vruntime_normalized(p)) {
8107                 /*
8108                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8109                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8110                  */
8111                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8112                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8113         }
8114
8115         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8116         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8117 }
8118
8119 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8120 {
8121         struct sched_entity *se = &p->se;
8122         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8123
8124 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8125         /*
8126          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8127          * class maintain depth value), reset depth properly.
8128          */
8129         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8130 #endif
8131
8132         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8133         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8134
8135         if (!vruntime_normalized(p))
8136                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8137 }
8138
8139 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8140 {
8141         detach_task_cfs_rq(p);
8142 }
8143
8144 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8145 {
8146         attach_task_cfs_rq(p);
8147
8148         if (task_on_rq_queued(p)) {
8149                 /*
8150                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8151                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8152                  * if we can still preempt the current task.
8153                  */
8154                 if (rq->curr == p)
8155                         resched_curr(rq);
8156                 else
8157                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8158         }
8159 }
8160
8161 /* Account for a task changing its policy or group.
8162  *
8163  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8164  * migrates between groups/classes.
8165  */
8166 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8167 {
8168         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8169
8170         for_each_sched_entity(se) {
8171                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8172
8173                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8174                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8175                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8176         }
8177 }
8178
8179 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8180 {
8181         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8182         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8183 #ifndef CONFIG_64BIT
8184         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8185 #endif
8186 #ifdef CONFIG_SMP
8187         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8188         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8189 #endif
8190 }
8191
8192 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8193 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8194 {
8195         detach_task_cfs_rq(p);
8196         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8197
8198 #ifdef CONFIG_SMP
8199         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8200         p->se.avg.last_update_time = 0;
8201 #endif
8202         attach_task_cfs_rq(p);
8203 }
8204
8205 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8206 {
8207         int i;
8208
8209         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8210
8211         for_each_possible_cpu(i) {
8212                 if (tg->cfs_rq)
8213                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8214                 if (tg->se) {
8215                         if (tg->se[i])
8216                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8217                         kfree(tg->se[i]);
8218                 }
8219         }
8220
8221         kfree(tg->cfs_rq);
8222         kfree(tg->se);
8223 }
8224
8225 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8226 {
8227         struct cfs_rq *cfs_rq;
8228         struct sched_entity *se;
8229         int i;
8230
8231         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8232         if (!tg->cfs_rq)
8233                 goto err;
8234         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8235         if (!tg->se)
8236                 goto err;
8237
8238         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8239
8240         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8241
8242         for_each_possible_cpu(i) {
8243                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8244                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8245                 if (!cfs_rq)
8246                         goto err;
8247
8248                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8249                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8250                 if (!se)
8251                         goto err_free_rq;
8252
8253                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8254                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8255                 init_entity_runnable_average(se);
8256         }
8257
8258         return 1;
8259
8260 err_free_rq:
8261         kfree(cfs_rq);
8262 err:
8263         return 0;
8264 }
8265
8266 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8267 {
8268         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8269         unsigned long flags;
8270
8271         /*
8272         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8273         * check on_list without danger of it being re-added.
8274         */
8275         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8276                 return;
8277
8278         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8279         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8280         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8281 }
8282
8283 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8284                         struct sched_entity *se, int cpu,
8285                         struct sched_entity *parent)
8286 {
8287         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8288
8289         cfs_rq->tg = tg;
8290         cfs_rq->rq = rq;
8291         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8292
8293         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8294         tg->se[cpu] = se;
8295
8296         /* se could be NULL for root_task_group */
8297         if (!se)
8298                 return;
8299
8300         if (!parent) {
8301                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8302                 se->depth = 0;
8303         } else {
8304                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8305                 se->depth = parent->depth + 1;
8306         }
8307
8308         se->my_q = cfs_rq;
8309         /* guarantee group entities always have weight */
8310         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8311         se->parent = parent;
8312 }
8313
8314 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8315
8316 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8317 {
8318         int i;
8319         unsigned long flags;
8320
8321         /*
8322          * We can't change the weight of the root cgroup.
8323          */
8324         if (!tg->se[0])
8325                 return -EINVAL;
8326
8327         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8328
8329         mutex_lock(&shares_mutex);
8330         if (tg->shares == shares)
8331                 goto done;
8332
8333         tg->shares = shares;
8334         for_each_possible_cpu(i) {
8335                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8336                 struct sched_entity *se;
8337
8338                 se = tg->se[i];
8339                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8340                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8341
8342                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8343                 update_rq_clock(rq);
8344                 for_each_sched_entity(se)
8345                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8346                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8347         }
8348
8349 done:
8350         mutex_unlock(&shares_mutex);
8351         return 0;
8352 }
8353 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8354
8355 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8356
8357 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8358 {
8359         return 1;
8360 }
8361
8362 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8363
8364 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8365
8366
8367 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8368 {
8369         struct sched_entity *se = &task->se;
8370         unsigned int rr_interval = 0;
8371
8372         /*
8373          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8374          * idle runqueue:
8375          */
8376         if (rq->cfs.load.weight)
8377                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8378
8379         return rr_interval;
8380 }
8381
8382 /*
8383  * All the scheduling class methods:
8384  */
8385 const struct sched_class fair_sched_class = {
8386         .next                   = &idle_sched_class,
8387         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8388         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8389         .yield_task             = yield_task_fair,
8390         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8391
8392         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8393
8394         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8395         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8396
8397 #ifdef CONFIG_SMP
8398         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8399         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8400
8401         .rq_online              = rq_online_fair,
8402         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8403
8404         .task_waking            = task_waking_fair,
8405         .task_dead              = task_dead_fair,
8406         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8407 #endif
8408
8409         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8410         .task_tick              = task_tick_fair,
8411         .task_fork              = task_fork_fair,
8412
8413         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8414         .switched_from          = switched_from_fair,
8415         .switched_to            = switched_to_fair,
8416
8417         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8418
8419         .update_curr            = update_curr_fair,
8420
8421 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8422         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8423 #endif
8424 };
8425
8426 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8427 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8428 {
8429         struct cfs_rq *cfs_rq;
8430
8431         rcu_read_lock();
8432         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8433                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8434         rcu_read_unlock();
8435 }
8436
8437 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8438 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8439 {
8440         int node;
8441         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8442
8443         for_each_online_node(node) {
8444                 if (p->numa_faults) {
8445                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8446                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8447                 }
8448                 if (p->numa_group) {
8449                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8450                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8451                 }
8452                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8453         }
8454 }
8455 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8456 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8457
8458 __init void init_sched_fair_class(void)
8459 {
8460 #ifdef CONFIG_SMP
8461         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8462
8463 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8464         nohz.next_balance = jiffies;
8465         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8466         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8467 #endif
8468 #endif /* SMP */
8469
8470 }