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