sched/numa: Prepare for complex topology placement
[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 <pzijlstr@redhat.com>
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 int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(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 void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
287                                        int force_update);
288
289 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
290 {
291         if (!cfs_rq->on_list) {
292                 /*
293                  * Ensure we either appear before our parent (if already
294                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
295                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
296                  * reduces this to two cases.
297                  */
298                 if (cfs_rq->tg->parent &&
299                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
300                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 } else {
303                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
304                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
305                 }
306
307                 cfs_rq->on_list = 1;
308                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
309                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
310         }
311 }
312
313 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
314 {
315         if (cfs_rq->on_list) {
316                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
317                 cfs_rq->on_list = 0;
318         }
319 }
320
321 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
322 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
323         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
324
325 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
326 static inline struct cfs_rq *
327 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
328 {
329         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
330                 return se->cfs_rq;
331
332         return NULL;
333 }
334
335 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
336 {
337         return se->parent;
338 }
339
340 static void
341 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
342 {
343         int se_depth, pse_depth;
344
345         /*
346          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
347          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
348          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
349          * parent.
350          */
351
352         /* First walk up until both entities are at same depth */
353         se_depth = (*se)->depth;
354         pse_depth = (*pse)->depth;
355
356         while (se_depth > pse_depth) {
357                 se_depth--;
358                 *se = parent_entity(*se);
359         }
360
361         while (pse_depth > se_depth) {
362                 pse_depth--;
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365
366         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
367                 *se = parent_entity(*se);
368                 *pse = parent_entity(*pse);
369         }
370 }
371
372 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
373
374 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
375 {
376         return container_of(se, struct task_struct, se);
377 }
378
379 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
380 {
381         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
382 }
383
384 #define entity_is_task(se)      1
385
386 #define for_each_sched_entity(se) \
387                 for (; se; se = NULL)
388
389 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
390 {
391         return &task_rq(p)->cfs;
392 }
393
394 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
395 {
396         struct task_struct *p = task_of(se);
397         struct rq *rq = task_rq(p);
398
399         return &rq->cfs;
400 }
401
402 /* runqueue "owned" by this group */
403 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
404 {
405         return NULL;
406 }
407
408 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
413 {
414 }
415
416 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
417                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
418
419 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
420 {
421         return NULL;
422 }
423
424 static inline void
425 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
426 {
427 }
428
429 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
430
431 static __always_inline
432 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
433
434 /**************************************************************
435  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
436  */
437
438 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
439 {
440         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
441         if (delta > 0)
442                 max_vruntime = vruntime;
443
444         return max_vruntime;
445 }
446
447 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
448 {
449         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
450         if (delta < 0)
451                 min_vruntime = vruntime;
452
453         return min_vruntime;
454 }
455
456 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
457                                 struct sched_entity *b)
458 {
459         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
460 }
461
462 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
463 {
464         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
465
466         if (cfs_rq->curr)
467                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
468
469         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
470                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
471                                                    struct sched_entity,
472                                                    run_node);
473
474                 if (!cfs_rq->curr)
475                         vruntime = se->vruntime;
476                 else
477                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
478         }
479
480         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
481         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
482 #ifndef CONFIG_64BIT
483         smp_wmb();
484         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
485 #endif
486 }
487
488 /*
489  * Enqueue an entity into the rb-tree:
490  */
491 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
492 {
493         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
494         struct rb_node *parent = NULL;
495         struct sched_entity *entry;
496         int leftmost = 1;
497
498         /*
499          * Find the right place in the rbtree:
500          */
501         while (*link) {
502                 parent = *link;
503                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
504                 /*
505                  * We dont care about collisions. Nodes with
506                  * the same key stay together.
507                  */
508                 if (entity_before(se, entry)) {
509                         link = &parent->rb_left;
510                 } else {
511                         link = &parent->rb_right;
512                         leftmost = 0;
513                 }
514         }
515
516         /*
517          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
518          * used):
519          */
520         if (leftmost)
521                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
522
523         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
524         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
525 }
526
527 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
528 {
529         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
530                 struct rb_node *next_node;
531
532                 next_node = rb_next(&se->run_node);
533                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
534         }
535
536         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
537 }
538
539 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
540 {
541         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
542
543         if (!left)
544                 return NULL;
545
546         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
547 }
548
549 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
550 {
551         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
552
553         if (!next)
554                 return NULL;
555
556         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
557 }
558
559 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
560 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
561 {
562         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
563
564         if (!last)
565                 return NULL;
566
567         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
568 }
569
570 /**************************************************************
571  * Scheduling class statistics methods:
572  */
573
574 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
575                 void __user *buffer, size_t *lenp,
576                 loff_t *ppos)
577 {
578         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
579         int factor = get_update_sysctl_factor();
580
581         if (ret || !write)
582                 return ret;
583
584         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
585                                         sysctl_sched_min_granularity);
586
587 #define WRT_SYSCTL(name) \
588         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
589         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
590         WRT_SYSCTL(sched_latency);
591         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
592 #undef WRT_SYSCTL
593
594         return 0;
595 }
596 #endif
597
598 /*
599  * delta /= w
600  */
601 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
602 {
603         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
604                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
605
606         return delta;
607 }
608
609 /*
610  * The idea is to set a period in which each task runs once.
611  *
612  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
613  * this period because otherwise the slices get too small.
614  *
615  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
616  */
617 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
618 {
619         u64 period = sysctl_sched_latency;
620         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
621
622         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
623                 period = sysctl_sched_min_granularity;
624                 period *= nr_running;
625         }
626
627         return period;
628 }
629
630 /*
631  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
632  * proportional to the weight.
633  *
634  * s = p*P[w/rw]
635  */
636 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
637 {
638         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
639
640         for_each_sched_entity(se) {
641                 struct load_weight *load;
642                 struct load_weight lw;
643
644                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
645                 load = &cfs_rq->load;
646
647                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
648                         lw = cfs_rq->load;
649
650                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
651                         load = &lw;
652                 }
653                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
654         }
655         return slice;
656 }
657
658 /*
659  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
660  *
661  * vs = s/w
662  */
663 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
664 {
665         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
666 }
667
668 #ifdef CONFIG_SMP
669 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
670 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
671
672 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
673
674 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
675 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
676 {
677         u32 slice;
678
679         p->se.avg.decay_count = 0;
680         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
681         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
682         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
683         __update_task_entity_contrib(&p->se);
684 }
685 #else
686 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
687 {
688 }
689 #endif
690
691 /*
692  * Update the current task's runtime statistics.
693  */
694 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
695 {
696         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
697         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
698         u64 delta_exec;
699
700         if (unlikely(!curr))
701                 return;
702
703         delta_exec = now - curr->exec_start;
704         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
705                 return;
706
707         curr->exec_start = now;
708
709         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
710                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
711
712         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
713         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
714
715         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
716         update_min_vruntime(cfs_rq);
717
718         if (entity_is_task(curr)) {
719                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
720
721                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
722                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
723                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
724         }
725
726         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
727 }
728
729 static inline void
730 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
731 {
732         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
733 }
734
735 /*
736  * Task is being enqueued - update stats:
737  */
738 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
739 {
740         /*
741          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
742          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
743          */
744         if (se != cfs_rq->curr)
745                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
746 }
747
748 static void
749 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
750 {
751         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
752                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
753         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
754         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
755                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
756 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
757         if (entity_is_task(se)) {
758                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
759                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
760         }
761 #endif
762         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
763 }
764
765 static inline void
766 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
767 {
768         /*
769          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
770          * waiting task:
771          */
772         if (se != cfs_rq->curr)
773                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
774 }
775
776 /*
777  * We are picking a new current task - update its stats:
778  */
779 static inline void
780 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
781 {
782         /*
783          * We are starting a new run period:
784          */
785         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
786 }
787
788 /**************************************************
789  * Scheduling class queueing methods:
790  */
791
792 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
793 /*
794  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
795  * calculated based on the tasks virtual memory size and
796  * numa_balancing_scan_size.
797  */
798 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
799 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
800
801 /* Portion of address space to scan in MB */
802 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
803
804 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
805 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
806
807 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
808 {
809         unsigned long rss = 0;
810         unsigned long nr_scan_pages;
811
812         /*
813          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
814          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
815          * on resident pages
816          */
817         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
818         rss = get_mm_rss(p->mm);
819         if (!rss)
820                 rss = nr_scan_pages;
821
822         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
823         return rss / nr_scan_pages;
824 }
825
826 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
827 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
828
829 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
830 {
831         unsigned int scan_size = ACCESS_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
832         unsigned int scan, floor;
833         unsigned int windows = 1;
834
835         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
836                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
837         floor = 1000 / windows;
838
839         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
840         return max_t(unsigned int, floor, scan);
841 }
842
843 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
844 {
845         unsigned int smin = task_scan_min(p);
846         unsigned int smax;
847
848         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
849         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
850         return max(smin, smax);
851 }
852
853 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
854 {
855         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
856         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
857 }
858
859 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
860 {
861         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
862         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
863 }
864
865 struct numa_group {
866         atomic_t refcount;
867
868         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
869         int nr_tasks;
870         pid_t gid;
871         struct list_head task_list;
872
873         struct rcu_head rcu;
874         nodemask_t active_nodes;
875         unsigned long total_faults;
876         /*
877          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
878          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
879          * more by CPU use than by memory faults.
880          */
881         unsigned long *faults_cpu;
882         unsigned long faults[0];
883 };
884
885 /* Shared or private faults. */
886 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
887
888 /* Memory and CPU locality */
889 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
890
891 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
892 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
893
894 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
895 {
896         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
897 }
898
899 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
900 {
901         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * nid + priv;
902 }
903
904 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
905 {
906         if (!p->numa_faults_memory)
907                 return 0;
908
909         return p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 0)] +
910                 p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 1)];
911 }
912
913 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
914 {
915         if (!p->numa_group)
916                 return 0;
917
918         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
919                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 1)];
920 }
921
922 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
923 {
924         return group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 0)] +
925                 group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 1)];
926 }
927
928 /*
929  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
930  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
931  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
932  * evenly spread out between numa nodes.
933  */
934 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
935                                         int dist)
936 {
937         unsigned long faults, total_faults;
938
939         if (!p->numa_faults_memory)
940                 return 0;
941
942         total_faults = p->total_numa_faults;
943
944         if (!total_faults)
945                 return 0;
946
947         faults = task_faults(p, nid);
948         return 1000 * faults / total_faults;
949 }
950
951 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
952                                          int dist)
953 {
954         unsigned long faults, total_faults;
955
956         if (!p->numa_group)
957                 return 0;
958
959         total_faults = p->numa_group->total_faults;
960
961         if (!total_faults)
962                 return 0;
963
964         faults = group_faults(p, nid);
965         return 1000 * faults / total_faults;
966 }
967
968 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
969                                 int src_nid, int dst_cpu)
970 {
971         struct numa_group *ng = p->numa_group;
972         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
973         int last_cpupid, this_cpupid;
974
975         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
976
977         /*
978          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
979          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
980          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
981          *
982          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
983          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
984          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
985          *
986          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
987          * same result twice in a row, given these samples are fully
988          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
989          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
990          *
991          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
992          * act on an unlikely task<->page relation.
993          */
994         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
995         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
996                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
997                 return false;
998
999         /* Always allow migrate on private faults */
1000         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1001                 return true;
1002
1003         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1004         if (!ng)
1005                 return true;
1006
1007         /*
1008          * Do not migrate if the destination is not a node that
1009          * is actively used by this numa group.
1010          */
1011         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1012                 return false;
1013
1014         /*
1015          * Source is a node that is not actively used by this
1016          * numa group, while the destination is. Migrate.
1017          */
1018         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1019                 return true;
1020
1021         /*
1022          * Both source and destination are nodes in active
1023          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1024          * by migrating from more heavily used groups, to less
1025          * heavily used ones, spreading the load around.
1026          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1027          */
1028         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1029 }
1030
1031 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1032 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1033 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1034 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1035 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1036
1037 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1038 struct numa_stats {
1039         unsigned long nr_running;
1040         unsigned long load;
1041
1042         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1043         unsigned long compute_capacity;
1044
1045         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1046         unsigned long task_capacity;
1047         int has_free_capacity;
1048 };
1049
1050 /*
1051  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1052  */
1053 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1054 {
1055         int smt, cpu, cpus = 0;
1056         unsigned long capacity;
1057
1058         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1059         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1060                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1061
1062                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1063                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1064                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1065
1066                 cpus++;
1067         }
1068
1069         /*
1070          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1071          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1072          * not find this node attractive.
1073          *
1074          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1075          * imbalance and bail there.
1076          */
1077         if (!cpus)
1078                 return;
1079
1080         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1081         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1082         capacity = cpus / smt; /* cores */
1083
1084         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1085                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1086         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1087 }
1088
1089 struct task_numa_env {
1090         struct task_struct *p;
1091
1092         int src_cpu, src_nid;
1093         int dst_cpu, dst_nid;
1094
1095         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1096
1097         int imbalance_pct;
1098         int dist;
1099
1100         struct task_struct *best_task;
1101         long best_imp;
1102         int best_cpu;
1103 };
1104
1105 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1106                              struct task_struct *p, long imp)
1107 {
1108         if (env->best_task)
1109                 put_task_struct(env->best_task);
1110         if (p)
1111                 get_task_struct(p);
1112
1113         env->best_task = p;
1114         env->best_imp = imp;
1115         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1116 }
1117
1118 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1119                                 struct task_numa_env *env)
1120 {
1121         long imb, old_imb;
1122         long orig_src_load, orig_dst_load;
1123         long src_capacity, dst_capacity;
1124
1125         /*
1126          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1127          *
1128          * src_load        dst_load
1129          * ------------ vs ---------
1130          * src_capacity    dst_capacity
1131          */
1132         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1133         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1134
1135         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1136         if (dst_load < src_load)
1137                 swap(dst_load, src_load);
1138
1139         /* Is the difference below the threshold? */
1140         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1141               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1142         if (imb <= 0)
1143                 return false;
1144
1145         /*
1146          * The imbalance is above the allowed threshold.
1147          * Compare it with the old imbalance.
1148          */
1149         orig_src_load = env->src_stats.load;
1150         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1151
1152         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1153                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1154
1155         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1156                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1157
1158         /* Would this change make things worse? */
1159         return (imb > old_imb);
1160 }
1161
1162 /*
1163  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1164  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1165  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1166  * be exchanged with the source task
1167  */
1168 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1169                               long taskimp, long groupimp)
1170 {
1171         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1172         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1173         struct task_struct *cur;
1174         long src_load, dst_load;
1175         long load;
1176         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1177         long moveimp = imp;
1178         int dist = env->dist;
1179
1180         rcu_read_lock();
1181
1182         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1183         cur = dst_rq->curr;
1184         /*
1185          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1186          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1187          * is safe under RCU read lock.
1188          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1189          * put_task_struct() after the last schedule().
1190          */
1191         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1192                 cur = NULL;
1193         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1194
1195         /*
1196          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1197          * source and destination node. Calculate the total differential for
1198          * the source task and potential destination task. The more negative
1199          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1200          * be incurred if the tasks were swapped.
1201          */
1202         if (cur) {
1203                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1204                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1205                         goto unlock;
1206
1207                 /*
1208                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1209                  * in any group then look only at task weights.
1210                  */
1211                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1212                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1213                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1214                         /*
1215                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1216                          * tasks within a group over tiny differences.
1217                          */
1218                         if (cur->numa_group)
1219                                 imp -= imp/16;
1220                 } else {
1221                         /*
1222                          * Compare the group weights. If a task is all by
1223                          * itself (not part of a group), use the task weight
1224                          * instead.
1225                          */
1226                         if (cur->numa_group)
1227                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1228                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1229                         else
1230                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1231                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1232                 }
1233         }
1234
1235         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1236                 goto unlock;
1237
1238         if (!cur) {
1239                 /* Is there capacity at our destination? */
1240                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1241                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1242                         goto unlock;
1243
1244                 goto balance;
1245         }
1246
1247         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1248         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1249                         dst_rq->nr_running == 1)
1250                 goto assign;
1251
1252         /*
1253          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1254          */
1255 balance:
1256         load = task_h_load(env->p);
1257         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1258         src_load = env->src_stats.load - load;
1259
1260         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1261                 /*
1262                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1263                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1264                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1265                  * so an actually idle CPU will win.
1266                  */
1267                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1268                         imp = moveimp - 1;
1269                         cur = NULL;
1270                         goto assign;
1271                 }
1272         }
1273
1274         if (imp <= env->best_imp)
1275                 goto unlock;
1276
1277         if (cur) {
1278                 load = task_h_load(cur);
1279                 dst_load -= load;
1280                 src_load += load;
1281         }
1282
1283         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1284                 goto unlock;
1285
1286         /*
1287          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1288          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1289          */
1290         if (!cur)
1291                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1292
1293 assign:
1294         task_numa_assign(env, cur, imp);
1295 unlock:
1296         rcu_read_unlock();
1297 }
1298
1299 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1300                                 long taskimp, long groupimp)
1301 {
1302         int cpu;
1303
1304         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1305                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1306                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1307                         continue;
1308
1309                 env->dst_cpu = cpu;
1310                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1311         }
1312 }
1313
1314 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1315 {
1316         struct task_numa_env env = {
1317                 .p = p,
1318
1319                 .src_cpu = task_cpu(p),
1320                 .src_nid = task_node(p),
1321
1322                 .imbalance_pct = 112,
1323
1324                 .best_task = NULL,
1325                 .best_imp = 0,
1326                 .best_cpu = -1
1327         };
1328         struct sched_domain *sd;
1329         unsigned long taskweight, groupweight;
1330         int nid, ret, dist;
1331         long taskimp, groupimp;
1332
1333         /*
1334          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1335          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1336          *
1337          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1338          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1339          * to satisfy here.
1340          */
1341         rcu_read_lock();
1342         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1343         if (sd)
1344                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1345         rcu_read_unlock();
1346
1347         /*
1348          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1349          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1350          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1351          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1352          */
1353         if (unlikely(!sd)) {
1354                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1355                 return -EINVAL;
1356         }
1357
1358         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1359         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1360         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1361         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1362         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1363         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1364         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1365         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1366
1367         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1368         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1369
1370         /* No space available on the preferred nid. Look elsewhere. */
1371         if (env.best_cpu == -1) {
1372                 for_each_online_node(nid) {
1373                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1374                                 continue;
1375
1376                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1377
1378                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1379                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1380                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1381                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1382                                 continue;
1383
1384                         env.dist = dist;
1385                         env.dst_nid = nid;
1386                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1387                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1388                 }
1389         }
1390
1391         /*
1392          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1393          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1394          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1395          * settle down.
1396          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1397          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1398          */
1399         if (p->numa_group) {
1400                 if (env.best_cpu == -1)
1401                         nid = env.src_nid;
1402                 else
1403                         nid = env.dst_nid;
1404
1405                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1406                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1407         }
1408
1409         /* No better CPU than the current one was found. */
1410         if (env.best_cpu == -1)
1411                 return -EAGAIN;
1412
1413         /*
1414          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1415          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1416          */
1417         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1418
1419         if (env.best_task == NULL) {
1420                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1421                 if (ret != 0)
1422                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1423                 return ret;
1424         }
1425
1426         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1427         if (ret != 0)
1428                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1429         put_task_struct(env.best_task);
1430         return ret;
1431 }
1432
1433 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1434 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1435 {
1436         unsigned long interval = HZ;
1437
1438         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1439         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults_memory))
1440                 return;
1441
1442         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1443         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1444         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1445
1446         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1447         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1448                 return;
1449
1450         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1451         task_numa_migrate(p);
1452 }
1453
1454 /*
1455  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1456  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1457  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1458  * located.
1459  *
1460  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1461  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1462  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1463  * only removed when they drop below 3/16.
1464  */
1465 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1466 {
1467         unsigned long faults, max_faults = 0;
1468         int nid;
1469
1470         for_each_online_node(nid) {
1471                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1472                 if (faults > max_faults)
1473                         max_faults = faults;
1474         }
1475
1476         for_each_online_node(nid) {
1477                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1478                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1479                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1480                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1481                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1482                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1483         }
1484 }
1485
1486 /*
1487  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1488  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1489  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1490  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1491  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1492  */
1493 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1494 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1495
1496 /*
1497  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1498  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1499  * the page accesses are shared with other processes.
1500  * Otherwise, decrease the scan period.
1501  */
1502 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1503                         unsigned long shared, unsigned long private)
1504 {
1505         unsigned int period_slot;
1506         int ratio;
1507         int diff;
1508
1509         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1510         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1511
1512         /*
1513          * If there were no record hinting faults then either the task is
1514          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1515          * to automatic numa balancing. Scan slower
1516          */
1517         if (local + shared == 0) {
1518                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1519                         p->numa_scan_period << 1);
1520
1521                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1522                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1523
1524                 return;
1525         }
1526
1527         /*
1528          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1529          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1530          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1531          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1532          */
1533         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1534         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1535         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1536                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1537                 if (!slot)
1538                         slot = 1;
1539                 diff = slot * period_slot;
1540         } else {
1541                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1542
1543                 /*
1544                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1545                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1546                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1547                  * speaking the intent is that there is little point
1548                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1549                  * simply bounce migrations uselessly
1550                  */
1551                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1552                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1553         }
1554
1555         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1556                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1557         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1558 }
1559
1560 /*
1561  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1562  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1563  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1564  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1565  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1566  */
1567 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1568 {
1569         u64 runtime, delta, now;
1570         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1571         now = p->se.exec_start;
1572         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1573
1574         if (p->last_task_numa_placement) {
1575                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1576                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1577         } else {
1578                 delta = p->se.avg.runnable_avg_sum;
1579                 *period = p->se.avg.runnable_avg_period;
1580         }
1581
1582         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1583         p->last_task_numa_placement = now;
1584
1585         return delta;
1586 }
1587
1588 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1589 {
1590         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1591         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1592         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1593         unsigned long total_faults;
1594         u64 runtime, period;
1595         spinlock_t *group_lock = NULL;
1596
1597         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1598         if (p->numa_scan_seq == seq)
1599                 return;
1600         p->numa_scan_seq = seq;
1601         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1602
1603         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1604                        p->numa_faults_locality[1];
1605         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1606
1607         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1608         if (p->numa_group) {
1609                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1610                 spin_lock_irq(group_lock);
1611         }
1612
1613         /* Find the node with the highest number of faults */
1614         for_each_online_node(nid) {
1615                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1616                 int priv, i;
1617
1618                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1619                         long diff, f_diff, f_weight;
1620
1621                         i = task_faults_idx(nid, priv);
1622
1623                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1624                         diff = p->numa_faults_buffer_memory[i] - p->numa_faults_memory[i] / 2;
1625                         fault_types[priv] += p->numa_faults_buffer_memory[i];
1626                         p->numa_faults_buffer_memory[i] = 0;
1627
1628                         /*
1629                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1630                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1631                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1632                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1633                          * faults are less important.
1634                          */
1635                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1636                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults_buffer_cpu[i]) /
1637                                    (total_faults + 1);
1638                         f_diff = f_weight - p->numa_faults_cpu[i] / 2;
1639                         p->numa_faults_buffer_cpu[i] = 0;
1640
1641                         p->numa_faults_memory[i] += diff;
1642                         p->numa_faults_cpu[i] += f_diff;
1643                         faults += p->numa_faults_memory[i];
1644                         p->total_numa_faults += diff;
1645                         if (p->numa_group) {
1646                                 /* safe because we can only change our own group */
1647                                 p->numa_group->faults[i] += diff;
1648                                 p->numa_group->faults_cpu[i] += f_diff;
1649                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1650                                 group_faults += p->numa_group->faults[i];
1651                         }
1652                 }
1653
1654                 if (faults > max_faults) {
1655                         max_faults = faults;
1656                         max_nid = nid;
1657                 }
1658
1659                 if (group_faults > max_group_faults) {
1660                         max_group_faults = group_faults;
1661                         max_group_nid = nid;
1662                 }
1663         }
1664
1665         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1666
1667         if (p->numa_group) {
1668                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1669                 spin_unlock_irq(group_lock);
1670                 max_nid = max_group_nid;
1671         }
1672
1673         if (max_faults) {
1674                 /* Set the new preferred node */
1675                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1676                         sched_setnuma(p, max_nid);
1677
1678                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1679                         numa_migrate_preferred(p);
1680         }
1681 }
1682
1683 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1684 {
1685         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1686 }
1687
1688 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1689 {
1690         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1691                 kfree_rcu(grp, rcu);
1692 }
1693
1694 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1695                         int *priv)
1696 {
1697         struct numa_group *grp, *my_grp;
1698         struct task_struct *tsk;
1699         bool join = false;
1700         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1701         int i;
1702
1703         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1704                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1705                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1706
1707                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1708                 if (!grp)
1709                         return;
1710
1711                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1712                 spin_lock_init(&grp->lock);
1713                 INIT_LIST_HEAD(&grp->task_list);
1714                 grp->gid = p->pid;
1715                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1716                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1717                                                 nr_node_ids;
1718
1719                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1720
1721                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1722                         grp->faults[i] = p->numa_faults_memory[i];
1723
1724                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1725
1726                 list_add(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1727                 grp->nr_tasks++;
1728                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1729         }
1730
1731         rcu_read_lock();
1732         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1733
1734         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1735                 goto no_join;
1736
1737         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1738         if (!grp)
1739                 goto no_join;
1740
1741         my_grp = p->numa_group;
1742         if (grp == my_grp)
1743                 goto no_join;
1744
1745         /*
1746          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1747          * the other task will join us.
1748          */
1749         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1750                 goto no_join;
1751
1752         /*
1753          * Tie-break on the grp address.
1754          */
1755         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1756                 goto no_join;
1757
1758         /* Always join threads in the same process. */
1759         if (tsk->mm == current->mm)
1760                 join = true;
1761
1762         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1763         if (flags & TNF_SHARED)
1764                 join = true;
1765
1766         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1767         *priv = !join;
1768
1769         if (join && !get_numa_group(grp))
1770                 goto no_join;
1771
1772         rcu_read_unlock();
1773
1774         if (!join)
1775                 return;
1776
1777         BUG_ON(irqs_disabled());
1778         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
1779
1780         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
1781                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1782                 grp->faults[i] += p->numa_faults_memory[i];
1783         }
1784         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1785         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1786
1787         list_move(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1788         my_grp->nr_tasks--;
1789         grp->nr_tasks++;
1790
1791         spin_unlock(&my_grp->lock);
1792         spin_unlock_irq(&grp->lock);
1793
1794         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1795
1796         put_numa_group(my_grp);
1797         return;
1798
1799 no_join:
1800         rcu_read_unlock();
1801         return;
1802 }
1803
1804 void task_numa_free(struct task_struct *p)
1805 {
1806         struct numa_group *grp = p->numa_group;
1807         void *numa_faults = p->numa_faults_memory;
1808         unsigned long flags;
1809         int i;
1810
1811         if (grp) {
1812                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
1813                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1814                         grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1815                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1816
1817                 list_del(&p->numa_entry);
1818                 grp->nr_tasks--;
1819                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
1820                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
1821                 put_numa_group(grp);
1822         }
1823
1824         p->numa_faults_memory = NULL;
1825         p->numa_faults_buffer_memory = NULL;
1826         p->numa_faults_cpu= NULL;
1827         p->numa_faults_buffer_cpu = NULL;
1828         kfree(numa_faults);
1829 }
1830
1831 /*
1832  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
1833  */
1834 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
1835 {
1836         struct task_struct *p = current;
1837         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
1838         int cpu_node = task_node(current);
1839         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
1840         int priv;
1841
1842         if (!numabalancing_enabled)
1843                 return;
1844
1845         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1846         if (!p->mm)
1847                 return;
1848
1849         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1850         if (unlikely(!p->numa_faults_memory)) {
1851                 int size = sizeof(*p->numa_faults_memory) *
1852                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
1853
1854                 p->numa_faults_memory = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1855                 if (!p->numa_faults_memory)
1856                         return;
1857
1858                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer_memory);
1859                 /*
1860                  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1861                  * occupy the first half of the array. The second half of the
1862                  * array is for current counters, which are averaged into the
1863                  * first set by task_numa_placement.
1864                  */
1865                 p->numa_faults_cpu = p->numa_faults_memory + (2 * nr_node_ids);
1866                 p->numa_faults_buffer_memory = p->numa_faults_memory + (4 * nr_node_ids);
1867                 p->numa_faults_buffer_cpu = p->numa_faults_memory + (6 * nr_node_ids);
1868                 p->total_numa_faults = 0;
1869                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1870         }
1871
1872         /*
1873          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
1874          * to be private if the accessing pid has not changed
1875          */
1876         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
1877                 priv = 1;
1878         } else {
1879                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
1880                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
1881                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
1882         }
1883
1884         /*
1885          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
1886          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
1887          * actively using should be counted as local. This allows the
1888          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
1889          */
1890         if (!priv && !local && p->numa_group &&
1891                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
1892                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
1893                 local = 1;
1894
1895         task_numa_placement(p);
1896
1897         /*
1898          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
1899          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
1900          */
1901         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
1902                 numa_migrate_preferred(p);
1903
1904         if (migrated)
1905                 p->numa_pages_migrated += pages;
1906
1907         p->numa_faults_buffer_memory[task_faults_idx(mem_node, priv)] += pages;
1908         p->numa_faults_buffer_cpu[task_faults_idx(cpu_node, priv)] += pages;
1909         p->numa_faults_locality[local] += pages;
1910 }
1911
1912 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1913 {
1914         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1915         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1916 }
1917
1918 /*
1919  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1920  * Triggered from task_tick_numa().
1921  */
1922 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1923 {
1924         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1925         struct task_struct *p = current;
1926         struct mm_struct *mm = p->mm;
1927         struct vm_area_struct *vma;
1928         unsigned long start, end;
1929         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1930         long pages;
1931
1932         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1933
1934         work->next = work; /* protect against double add */
1935         /*
1936          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1937          *
1938          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1939          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1940          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1941          * work.
1942          */
1943         if (p->flags & PF_EXITING)
1944                 return;
1945
1946         if (!mm->numa_next_scan) {
1947                 mm->numa_next_scan = now +
1948                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1949         }
1950
1951         /*
1952          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1953          */
1954         migrate = mm->numa_next_scan;
1955         if (time_before(now, migrate))
1956                 return;
1957
1958         if (p->numa_scan_period == 0) {
1959                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1960                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1961         }
1962
1963         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1964         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1965                 return;
1966
1967         /*
1968          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1969          * the next time around.
1970          */
1971         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1972
1973         start = mm->numa_scan_offset;
1974         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1975         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1976         if (!pages)
1977                 return;
1978
1979         down_read(&mm->mmap_sem);
1980         vma = find_vma(mm, start);
1981         if (!vma) {
1982                 reset_ptenuma_scan(p);
1983                 start = 0;
1984                 vma = mm->mmap;
1985         }
1986         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1987                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma))
1988                         continue;
1989
1990                 /*
1991                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
1992                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
1993                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
1994                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
1995                  */
1996                 if (!vma->vm_mm ||
1997                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
1998                         continue;
1999
2000                 /*
2001                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2002                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2003                  */
2004                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2005                         continue;
2006
2007                 do {
2008                         start = max(start, vma->vm_start);
2009                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2010                         end = min(end, vma->vm_end);
2011                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
2012
2013                         /*
2014                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
2015                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
2016                          * address space is quickly skipped.
2017                          */
2018                         if (nr_pte_updates)
2019                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2020
2021                         start = end;
2022                         if (pages <= 0)
2023                                 goto out;
2024
2025                         cond_resched();
2026                 } while (end != vma->vm_end);
2027         }
2028
2029 out:
2030         /*
2031          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2032          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2033          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2034          * scanner to the start so check it now.
2035          */
2036         if (vma)
2037                 mm->numa_scan_offset = start;
2038         else
2039                 reset_ptenuma_scan(p);
2040         up_read(&mm->mmap_sem);
2041 }
2042
2043 /*
2044  * Drive the periodic memory faults..
2045  */
2046 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2047 {
2048         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2049         u64 period, now;
2050
2051         /*
2052          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2053          */
2054         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2055                 return;
2056
2057         /*
2058          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2059          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2060          * task needs to have done some actual work before we bother with
2061          * NUMA placement.
2062          */
2063         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2064         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2065
2066         if (now - curr->node_stamp > period) {
2067                 if (!curr->node_stamp)
2068                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2069                 curr->node_stamp += period;
2070
2071                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2072                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2073                         task_work_add(curr, work, true);
2074                 }
2075         }
2076 }
2077 #else
2078 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2079 {
2080 }
2081
2082 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2083 {
2084 }
2085
2086 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2087 {
2088 }
2089 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2090
2091 static void
2092 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2093 {
2094         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2095         if (!parent_entity(se))
2096                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2097 #ifdef CONFIG_SMP
2098         if (entity_is_task(se)) {
2099                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2100
2101                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2102                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2103         }
2104 #endif
2105         cfs_rq->nr_running++;
2106 }
2107
2108 static void
2109 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2110 {
2111         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2112         if (!parent_entity(se))
2113                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2114         if (entity_is_task(se)) {
2115                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2116                 list_del_init(&se->group_node);
2117         }
2118         cfs_rq->nr_running--;
2119 }
2120
2121 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2122 # ifdef CONFIG_SMP
2123 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2124 {
2125         long tg_weight;
2126
2127         /*
2128          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
2129          * to gain a more accurate current total weight. See
2130          * update_cfs_rq_load_contribution().
2131          */
2132         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2133         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2134         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2135
2136         return tg_weight;
2137 }
2138
2139 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2140 {
2141         long tg_weight, load, shares;
2142
2143         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2144         load = cfs_rq->load.weight;
2145
2146         shares = (tg->shares * load);
2147         if (tg_weight)
2148                 shares /= tg_weight;
2149
2150         if (shares < MIN_SHARES)
2151                 shares = MIN_SHARES;
2152         if (shares > tg->shares)
2153                 shares = tg->shares;
2154
2155         return shares;
2156 }
2157 # else /* CONFIG_SMP */
2158 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2159 {
2160         return tg->shares;
2161 }
2162 # endif /* CONFIG_SMP */
2163 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2164                             unsigned long weight)
2165 {
2166         if (se->on_rq) {
2167                 /* commit outstanding execution time */
2168                 if (cfs_rq->curr == se)
2169                         update_curr(cfs_rq);
2170                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2171         }
2172
2173         update_load_set(&se->load, weight);
2174
2175         if (se->on_rq)
2176                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2177 }
2178
2179 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2180
2181 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2182 {
2183         struct task_group *tg;
2184         struct sched_entity *se;
2185         long shares;
2186
2187         tg = cfs_rq->tg;
2188         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2189         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2190                 return;
2191 #ifndef CONFIG_SMP
2192         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2193                 return;
2194 #endif
2195         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2196
2197         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2198 }
2199 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2200 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2201 {
2202 }
2203 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2204
2205 #ifdef CONFIG_SMP
2206 /*
2207  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
2208  * Note: The tables below are dependent on this value.
2209  */
2210 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
2211 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
2212 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
2213
2214 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2215 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2216         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2217         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2218         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2219         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2220         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2221         0x85aac367, 0x82cd8698,
2222 };
2223
2224 /*
2225  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2226  * over-estimates when re-combining.
2227  */
2228 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2229             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2230          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2231         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2232 };
2233
2234 /*
2235  * Approximate:
2236  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2237  */
2238 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2239 {
2240         unsigned int local_n;
2241
2242         if (!n)
2243                 return val;
2244         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2245                 return 0;
2246
2247         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2248         local_n = n;
2249
2250         /*
2251          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2252          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2253          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2254          *
2255          * To achieve constant time decay_load.
2256          */
2257         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2258                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2259                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2260         }
2261
2262         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
2263         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
2264         return val >> 32;
2265 }
2266
2267 /*
2268  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2269  * average will be: \Sum 1024*y^n
2270  *
2271  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2272  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2273  */
2274 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2275 {
2276         u32 contrib = 0;
2277
2278         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2279                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2280         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2281                 return LOAD_AVG_MAX;
2282
2283         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2284         do {
2285                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2286                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2287
2288                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2289         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2290
2291         contrib = decay_load(contrib, n);
2292         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2293 }
2294
2295 /*
2296  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2297  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2298  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2299  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2300  *
2301  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2302  *      p0            p1           p2
2303  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2304  *
2305  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2306  *
2307  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2308  * following representation of historical load:
2309  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2310  *
2311  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2312  *   y^32 = 0.5
2313  *
2314  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2315  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2316  * (u_0).
2317  *
2318  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2319  * sum again by y is sufficient to update:
2320  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2321  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2322  */
2323 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
2324                                                         struct sched_avg *sa,
2325                                                         int runnable)
2326 {
2327         u64 delta, periods;
2328         u32 runnable_contrib;
2329         int delta_w, decayed = 0;
2330
2331         delta = now - sa->last_runnable_update;
2332         /*
2333          * This should only happen when time goes backwards, which it
2334          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2335          */
2336         if ((s64)delta < 0) {
2337                 sa->last_runnable_update = now;
2338                 return 0;
2339         }
2340
2341         /*
2342          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2343          * approximation of 1us and fast to compute.
2344          */
2345         delta >>= 10;
2346         if (!delta)
2347                 return 0;
2348         sa->last_runnable_update = now;
2349
2350         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2351         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
2352         if (delta + delta_w >= 1024) {
2353                 /* period roll-over */
2354                 decayed = 1;
2355
2356                 /*
2357                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2358                  * out how much from delta we need to complete the current
2359                  * period and accrue it.
2360                  */
2361                 delta_w = 1024 - delta_w;
2362                 if (runnable)
2363                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2364                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
2365
2366                 delta -= delta_w;
2367
2368                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2369                 periods = delta / 1024;
2370                 delta %= 1024;
2371
2372                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2373                                                   periods + 1);
2374                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
2375                                                      periods + 1);
2376
2377                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2378                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2379                 if (runnable)
2380                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2381                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
2382         }
2383
2384         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2385         if (runnable)
2386                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2387         sa->runnable_avg_period += delta;
2388
2389         return decayed;
2390 }
2391
2392 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2393 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2394 {
2395         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2396         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2397
2398         decays -= se->avg.decay_count;
2399         if (!decays)
2400                 return 0;
2401
2402         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2403         se->avg.decay_count = 0;
2404
2405         return decays;
2406 }
2407
2408 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2409 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2410                                                  int force_update)
2411 {
2412         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2413         long tg_contrib;
2414
2415         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2416         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2417
2418         if (!tg_contrib)
2419                 return;
2420
2421         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2422                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2423                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2424         }
2425 }
2426
2427 /*
2428  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2429  * representation for computing load contributions.
2430  */
2431 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2432                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2433 {
2434         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2435         long contrib;
2436
2437         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2438         contrib = div_u64((u64)sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2439                           sa->runnable_avg_period + 1);
2440         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2441
2442         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2443                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2444                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2445         }
2446 }
2447
2448 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2449 {
2450         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2451         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2452         int runnable_avg;
2453
2454         u64 contrib;
2455
2456         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2457         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2458                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2459
2460         /*
2461          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2462          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2463          * load as a task of equal weight.
2464          *
2465          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2466          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2467          * lower-bound on the true value.
2468          *
2469          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2470          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2471          * understating by the aggregate of their overlap.
2472          *
2473          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2474          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2475          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2476          *
2477          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2478          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2479          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2480          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2481          * our upper bound of 1-cpu.
2482          */
2483         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2484         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2485                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2486                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2487         }
2488 }
2489
2490 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2491 {
2492         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
2493         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2494 }
2495 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2496 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2497                                                  int force_update) {}
2498 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2499                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2500 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2501 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2502 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2503
2504 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2505 {
2506         u32 contrib;
2507
2508         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2509         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2510         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
2511         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2512 }
2513
2514 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2515 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2516 {
2517         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2518
2519         if (entity_is_task(se)) {
2520                 __update_task_entity_contrib(se);
2521         } else {
2522                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2523                 __update_group_entity_contrib(se);
2524         }
2525
2526         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2527 }
2528
2529 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2530                                                  long load_contrib)
2531 {
2532         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2533                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2534         else
2535                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2536 }
2537
2538 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2539
2540 /* Update a sched_entity's runnable average */
2541 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2542                                           int update_cfs_rq)
2543 {
2544         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2545         long contrib_delta;
2546         u64 now;
2547
2548         /*
2549          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2550          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2551          */
2552         if (entity_is_task(se))
2553                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2554         else
2555                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2556
2557         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
2558                 return;
2559
2560         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2561
2562         if (!update_cfs_rq)
2563                 return;
2564
2565         if (se->on_rq)
2566                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2567         else
2568                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2569 }
2570
2571 /*
2572  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2573  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2574  */
2575 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2576 {
2577         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2578         u64 decays;
2579
2580         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2581         if (!decays && !force_update)
2582                 return;
2583
2584         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2585                 unsigned long removed_load;
2586                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2587                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2588         }
2589
2590         if (decays) {
2591                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2592                                                       decays);
2593                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2594                 cfs_rq->last_decay = now;
2595         }
2596
2597         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2598 }
2599
2600 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2601 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2602                                                   struct sched_entity *se,
2603                                                   int wakeup)
2604 {
2605         /*
2606          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2607          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2608          * accumulated while sleeping.
2609          *
2610          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2611          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2612          * constructed load_avg_contrib.
2613          */
2614         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2615                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2616                 if (se->avg.decay_count) {
2617                         /*
2618                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2619                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2620                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2621                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2622                          * approximate this using our carried decays, which are
2623                          * explicitly atomically readable.
2624                          */
2625                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2626                                                         << 20;
2627                         update_entity_load_avg(se, 0);
2628                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2629                         se->avg.decay_count = 0;
2630                 }
2631                 wakeup = 0;
2632         } else {
2633                 __synchronize_entity_decay(se);
2634         }
2635
2636         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2637         if (wakeup) {
2638                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2639                 update_entity_load_avg(se, 0);
2640         }
2641
2642         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2643         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2644         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2645 }
2646
2647 /*
2648  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2649  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2650  * blocked_load_avg.
2651  */
2652 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2653                                                   struct sched_entity *se,
2654                                                   int sleep)
2655 {
2656         update_entity_load_avg(se, 1);
2657         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2658         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2659
2660         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2661         if (sleep) {
2662                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2663                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2664         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2665 }
2666
2667 /*
2668  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2669  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2670  * be the only way to update the runnable statistic.
2671  */
2672 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2673 {
2674         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2675 }
2676
2677 /*
2678  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2679  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2680  * be the only way to update the runnable statistic.
2681  */
2682 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2683 {
2684         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2685 }
2686
2687 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2688
2689 #else /* CONFIG_SMP */
2690
2691 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2692                                           int update_cfs_rq) {}
2693 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2694 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2695                                            struct sched_entity *se,
2696                                            int wakeup) {}
2697 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2698                                            struct sched_entity *se,
2699                                            int sleep) {}
2700 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2701                                               int force_update) {}
2702
2703 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2704 {
2705         return 0;
2706 }
2707
2708 #endif /* CONFIG_SMP */
2709
2710 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2711 {
2712 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2713         struct task_struct *tsk = NULL;
2714
2715         if (entity_is_task(se))
2716                 tsk = task_of(se);
2717
2718         if (se->statistics.sleep_start) {
2719                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2720
2721                 if ((s64)delta < 0)
2722                         delta = 0;
2723
2724                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2725                         se->statistics.sleep_max = delta;
2726
2727                 se->statistics.sleep_start = 0;
2728                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2729
2730                 if (tsk) {
2731                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2732                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2733                 }
2734         }
2735         if (se->statistics.block_start) {
2736                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2737
2738                 if ((s64)delta < 0)
2739                         delta = 0;
2740
2741                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2742                         se->statistics.block_max = delta;
2743
2744                 se->statistics.block_start = 0;
2745                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2746
2747                 if (tsk) {
2748                         if (tsk->in_iowait) {
2749                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2750                                 se->statistics.iowait_count++;
2751                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2752                         }
2753
2754                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2755
2756                         /*
2757                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2758                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2759                          * amount of time that the task spent sleeping:
2760                          */
2761                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2762                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2763                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2764                                                 delta >> 20);
2765                         }
2766                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2767                 }
2768         }
2769 #endif
2770 }
2771
2772 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2773 {
2774 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2775         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2776
2777         if (d < 0)
2778                 d = -d;
2779
2780         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2781                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2782 #endif
2783 }
2784
2785 static void
2786 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2787 {
2788         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2789
2790         /*
2791          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2792          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2793          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2794          * stays open at the end.
2795          */
2796         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2797                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2798
2799         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2800         if (!initial) {
2801                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2802
2803                 /*
2804                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2805                  * for a gentler effect of sleepers:
2806                  */
2807                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2808                         thresh >>= 1;
2809
2810                 vruntime -= thresh;
2811         }
2812
2813         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2814         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2815 }
2816
2817 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2818
2819 static void
2820 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2821 {
2822         /*
2823          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2824          * through calling update_curr().
2825          */
2826         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2827                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2828
2829         /*
2830          * Update run-time statistics of the 'current'.
2831          */
2832         update_curr(cfs_rq);
2833         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
2834         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2835         update_cfs_shares(cfs_rq);
2836
2837         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2838                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2839                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2840         }
2841
2842         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2843         check_spread(cfs_rq, se);
2844         if (se != cfs_rq->curr)
2845                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2846         se->on_rq = 1;
2847
2848         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2849                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2850                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2851         }
2852 }
2853
2854 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2855 {
2856         for_each_sched_entity(se) {
2857                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2858                 if (cfs_rq->last != se)
2859                         break;
2860
2861                 cfs_rq->last = NULL;
2862         }
2863 }
2864
2865 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
2866 {
2867         for_each_sched_entity(se) {
2868                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2869                 if (cfs_rq->next != se)
2870                         break;
2871
2872                 cfs_rq->next = NULL;
2873         }
2874 }
2875
2876 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
2877 {
2878         for_each_sched_entity(se) {
2879                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2880                 if (cfs_rq->skip != se)
2881                         break;
2882
2883                 cfs_rq->skip = NULL;
2884         }
2885 }
2886
2887 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2888 {
2889         if (cfs_rq->last == se)
2890                 __clear_buddies_last(se);
2891
2892         if (cfs_rq->next == se)
2893                 __clear_buddies_next(se);
2894
2895         if (cfs_rq->skip == se)
2896                 __clear_buddies_skip(se);
2897 }
2898
2899 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2900
2901 static void
2902 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2903 {
2904         /*
2905          * Update run-time statistics of the 'current'.
2906          */
2907         update_curr(cfs_rq);
2908         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2909
2910         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2911         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2912 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2913                 if (entity_is_task(se)) {
2914                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2915
2916                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2917                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2918                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2919                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2920                 }
2921 #endif
2922         }
2923
2924         clear_buddies(cfs_rq, se);
2925
2926         if (se != cfs_rq->curr)
2927                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2928         se->on_rq = 0;
2929         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2930
2931         /*
2932          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2933          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2934          * movement in our normalized position.
2935          */
2936         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2937                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2938
2939         /* return excess runtime on last dequeue */
2940         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2941
2942         update_min_vruntime(cfs_rq);
2943         update_cfs_shares(cfs_rq);
2944 }
2945
2946 /*
2947  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2948  */
2949 static void
2950 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2951 {
2952         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2953         struct sched_entity *se;
2954         s64 delta;
2955
2956         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2957         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2958         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2959                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
2960                 /*
2961                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2962                  * re-elected due to buddy favours.
2963                  */
2964                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2965                 return;
2966         }
2967
2968         /*
2969          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2970          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2971          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2972          */
2973         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2974                 return;
2975
2976         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2977         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2978
2979         if (delta < 0)
2980                 return;
2981
2982         if (delta > ideal_runtime)
2983                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
2984 }
2985
2986 static void
2987 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2988 {
2989         /* 'current' is not kept within the tree. */
2990         if (se->on_rq) {
2991                 /*
2992                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2993                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2994                  * runqueue.
2995                  */
2996                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2997                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2998         }
2999
3000         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3001         cfs_rq->curr = se;
3002 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3003         /*
3004          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3005          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3006          * when there are only lesser-weight tasks around):
3007          */
3008         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3009                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3010                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3011         }
3012 #endif
3013         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3014 }
3015
3016 static int
3017 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3018
3019 /*
3020  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3021  * 1) keep things fair between processes/task groups
3022  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3023  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3024  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3025  */
3026 static struct sched_entity *
3027 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3028 {
3029         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3030         struct sched_entity *se;
3031
3032         /*
3033          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3034          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3035          */
3036         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3037                 left = curr;
3038
3039         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3040
3041         /*
3042          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3043          * be done without getting too unfair.
3044          */
3045         if (cfs_rq->skip == se) {
3046                 struct sched_entity *second;
3047
3048                 if (se == curr) {
3049                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3050                 } else {
3051                         second = __pick_next_entity(se);
3052                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3053                                 second = curr;
3054                 }
3055
3056                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3057                         se = second;
3058         }
3059
3060         /*
3061          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3062          */
3063         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3064                 se = cfs_rq->last;
3065
3066         /*
3067          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3068          */
3069         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3070                 se = cfs_rq->next;
3071
3072         clear_buddies(cfs_rq, se);
3073
3074         return se;
3075 }
3076
3077 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3078
3079 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3080 {
3081         /*
3082          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3083          * was not called and update_curr() has to be done:
3084          */
3085         if (prev->on_rq)
3086                 update_curr(cfs_rq);
3087
3088         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3089         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3090
3091         check_spread(cfs_rq, prev);
3092         if (prev->on_rq) {
3093                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3094                 /* Put 'current' back into the tree. */
3095                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3096                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3097                 update_entity_load_avg(prev, 1);
3098         }
3099         cfs_rq->curr = NULL;
3100 }
3101
3102 static void
3103 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3104 {
3105         /*
3106          * Update run-time statistics of the 'current'.
3107          */
3108         update_curr(cfs_rq);
3109
3110         /*
3111          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3112          */
3113         update_entity_load_avg(curr, 1);
3114         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
3115         update_cfs_shares(cfs_rq);
3116
3117 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3118         /*
3119          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3120          * validating it and just reschedule.
3121          */
3122         if (queued) {
3123                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3124                 return;
3125         }
3126         /*
3127          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3128          */
3129         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3130                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3131                 return;
3132 #endif
3133
3134         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3135                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3136 }
3137
3138
3139 /**************************************************
3140  * CFS bandwidth control machinery
3141  */
3142
3143 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3144
3145 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3146 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3147
3148 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3149 {
3150         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3151 }
3152
3153 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3154 {
3155         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3156 }
3157
3158 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3159 {
3160         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3161 }
3162 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3163 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3164 {
3165         return true;
3166 }
3167
3168 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3169 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3170 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3171
3172 /*
3173  * default period for cfs group bandwidth.
3174  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3175  */
3176 static inline u64 default_cfs_period(void)
3177 {
3178         return 100000000ULL;
3179 }
3180
3181 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3182 {
3183         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3184 }
3185
3186 /*
3187  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3188  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3189  * additional synchronization around rq->lock.
3190  *
3191  * requires cfs_b->lock
3192  */
3193 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3194 {
3195         u64 now;
3196
3197         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3198                 return;
3199
3200         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3201         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3202         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3203 }
3204
3205 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3206 {
3207         return &tg->cfs_bandwidth;
3208 }
3209
3210 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3211 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3212 {
3213         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3214                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3215
3216         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3217 }
3218
3219 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3220 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3221 {
3222         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3223         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3224         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3225
3226         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3227         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3228
3229         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3230         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3231                 amount = min_amount;
3232         else {
3233                 /*
3234                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
3235                  * period must have elapsed since the last consumption.
3236                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
3237                  * active.
3238                  */
3239                 if (!cfs_b->timer_active) {
3240                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3241                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3242                 }
3243
3244                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3245                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3246                         cfs_b->runtime -= amount;
3247                         cfs_b->idle = 0;
3248                 }
3249         }
3250         expires = cfs_b->runtime_expires;
3251         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3252
3253         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3254         /*
3255          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3256          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3257          * issued.
3258          */
3259         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3260                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3261
3262         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3263 }
3264
3265 /*
3266  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3267  * fact that rq->clock snapshots this value.
3268  */
3269 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3270 {
3271         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3272
3273         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3274         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3275                 return;
3276
3277         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3278                 return;
3279
3280         /*
3281          * If the local deadline has passed we have to consider the
3282          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3283          * has not truly expired.
3284          *
3285          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3286          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3287          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3288          * exact equality, so a partial write will still work.
3289          */
3290
3291         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3292                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3293                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3294         } else {
3295                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3296                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3297         }
3298 }
3299
3300 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3301 {
3302         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3303         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3304         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3305
3306         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3307                 return;
3308
3309         /*
3310          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3311          * hierarchy can be throttled
3312          */
3313         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3314                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3315 }
3316
3317 static __always_inline
3318 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3319 {
3320         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3321                 return;
3322
3323         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3324 }
3325
3326 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3327 {
3328         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3329 }
3330
3331 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3332 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3333 {
3334         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3335 }
3336
3337 /*
3338  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3339  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3340  * load-balance operations.
3341  */
3342 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3343                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3344 {
3345         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3346
3347         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3348         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3349
3350         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3351                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3352 }
3353
3354 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3355 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3356 {
3357         struct rq *rq = data;
3358         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3359
3360         cfs_rq->throttle_count--;
3361 #ifdef CONFIG_SMP
3362         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3363                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3364                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3365                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3366         }
3367 #endif
3368
3369         return 0;
3370 }
3371
3372 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3373 {
3374         struct rq *rq = data;
3375         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3376
3377         /* group is entering throttled state, stop time */
3378         if (!cfs_rq->throttle_count)
3379                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3380         cfs_rq->throttle_count++;
3381
3382         return 0;
3383 }
3384
3385 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3386 {
3387         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3388         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3389         struct sched_entity *se;
3390         long task_delta, dequeue = 1;
3391
3392         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3393
3394         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3395         rcu_read_lock();
3396         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3397         rcu_read_unlock();
3398
3399         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3400         for_each_sched_entity(se) {
3401                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3402                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3403                 if (!se->on_rq)
3404                         break;
3405
3406                 if (dequeue)
3407                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3408                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3409
3410                 if (qcfs_rq->load.weight)
3411                         dequeue = 0;
3412         }
3413
3414         if (!se)
3415                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3416
3417         cfs_rq->throttled = 1;
3418         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3419         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3420         /*
3421          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3422          * distribute_cfs_runtime will not see us
3423          */
3424         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3425         if (!cfs_b->timer_active)
3426                 __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3427         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3428 }
3429
3430 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3431 {
3432         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3433         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3434         struct sched_entity *se;
3435         int enqueue = 1;
3436         long task_delta;
3437
3438         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3439
3440         cfs_rq->throttled = 0;
3441
3442         update_rq_clock(rq);
3443
3444         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3445         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3446         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3447         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3448
3449         /* update hierarchical throttle state */
3450         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3451
3452         if (!cfs_rq->load.weight)
3453                 return;
3454
3455         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3456         for_each_sched_entity(se) {
3457                 if (se->on_rq)
3458                         enqueue = 0;
3459
3460                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3461                 if (enqueue)
3462                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3463                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3464
3465                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3466                         break;
3467         }
3468
3469         if (!se)
3470                 add_nr_running(rq, task_delta);
3471
3472         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3473         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3474                 resched_curr(rq);
3475 }
3476
3477 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3478                 u64 remaining, u64 expires)
3479 {
3480         struct cfs_rq *cfs_rq;
3481         u64 runtime;
3482         u64 starting_runtime = remaining;
3483
3484         rcu_read_lock();
3485         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3486                                 throttled_list) {
3487                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3488
3489                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3490                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3491                         goto next;
3492
3493                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3494                 if (runtime > remaining)
3495                         runtime = remaining;
3496                 remaining -= runtime;
3497
3498                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3499                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3500
3501                 /* we check whether we're throttled above */
3502                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3503                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3504
3505 next:
3506                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3507
3508                 if (!remaining)
3509                         break;
3510         }
3511         rcu_read_unlock();
3512
3513         return starting_runtime - remaining;
3514 }
3515
3516 /*
3517  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3518  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3519  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3520  * used to track this state.
3521  */
3522 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3523 {
3524         u64 runtime, runtime_expires;
3525         int throttled;
3526
3527         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3528         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3529                 goto out_deactivate;
3530
3531         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3532         cfs_b->nr_periods += overrun;
3533
3534         /*
3535          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3536          * we're going inactive then everything else can be deferred
3537          */
3538         if (cfs_b->idle && !throttled)
3539                 goto out_deactivate;
3540
3541         /*
3542          * if we have relooped after returning idle once, we need to update our
3543          * status as actually running, so that other cpus doing
3544          * __start_cfs_bandwidth will stop trying to cancel us.
3545          */
3546         cfs_b->timer_active = 1;
3547
3548         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3549
3550         if (!throttled) {
3551                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3552                 cfs_b->idle = 1;
3553                 return 0;
3554         }
3555
3556         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3557         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3558
3559         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3560
3561         /*
3562          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3563          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3564          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3565          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3566          * only by limited amounts in that extreme case.
3567          */
3568         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3569                 runtime = cfs_b->runtime;
3570                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3571                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3572                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3573                                                  runtime_expires);
3574                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3575
3576                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3577
3578                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3579         }
3580
3581         /*
3582          * While we are ensured activity in the period following an
3583          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3584          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3585          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3586          */
3587         cfs_b->idle = 0;
3588
3589         return 0;
3590
3591 out_deactivate:
3592         cfs_b->timer_active = 0;
3593         return 1;
3594 }
3595
3596 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3597 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3598 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3599 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3600 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3601 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3602
3603 /*
3604  * Are we near the end of the current quota period?
3605  *
3606  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3607  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3608  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3609  */
3610 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3611 {
3612         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3613         u64 remaining;
3614
3615         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3616         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3617                 return 1;
3618
3619         /* is a quota refresh about to occur? */
3620         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3621         if (remaining < min_expire)
3622                 return 1;
3623
3624         return 0;
3625 }
3626
3627 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3628 {
3629         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3630
3631         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3632         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3633                 return;
3634
3635         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3636                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3637 }
3638
3639 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3640 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3641 {
3642         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3643         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3644
3645         if (slack_runtime <= 0)
3646                 return;
3647
3648         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3649         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3650             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3651                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3652
3653                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3654                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3655                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3656                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3657         }
3658         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3659
3660         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3661         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3662 }
3663
3664 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3665 {
3666         if (!cfs_bandwidth_used())
3667                 return;
3668
3669         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3670                 return;
3671
3672         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3673 }
3674
3675 /*
3676  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3677  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3678  */
3679 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3680 {
3681         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3682         u64 expires;
3683
3684         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3685         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3686         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3687                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3688                 return;
3689         }
3690
3691         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3692                 runtime = cfs_b->runtime;
3693
3694         expires = cfs_b->runtime_expires;
3695         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3696
3697         if (!runtime)
3698                 return;
3699
3700         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3701
3702         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3703         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3704                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3705         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3706 }
3707
3708 /*
3709  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3710  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3711  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3712  */
3713 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3714 {
3715         if (!cfs_bandwidth_used())
3716                 return;
3717
3718         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3719         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3720                 return;
3721
3722         /* ensure the group is not already throttled */
3723         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3724                 return;
3725
3726         /* update runtime allocation */
3727         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3728         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3729                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3730 }
3731
3732 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3733 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3734 {
3735         if (!cfs_bandwidth_used())
3736                 return false;
3737
3738         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3739                 return false;
3740
3741         /*
3742          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3743          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3744          */
3745         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3746                 return true;
3747
3748         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3749         return true;
3750 }
3751
3752 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3753 {
3754         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3755                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3756         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3757
3758         return HRTIMER_NORESTART;
3759 }
3760
3761 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3762 {
3763         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3764                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3765         ktime_t now;
3766         int overrun;
3767         int idle = 0;
3768
3769         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3770         for (;;) {
3771                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
3772                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
3773
3774                 if (!overrun)
3775                         break;
3776
3777                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3778         }
3779         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3780
3781         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3782 }
3783
3784 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3785 {
3786         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3787         cfs_b->runtime = 0;
3788         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3789         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3790
3791         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3792         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3793         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3794         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3795         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3796 }
3797
3798 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3799 {
3800         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3801         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3802 }
3803
3804 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
3805 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, bool force)
3806 {
3807         /*
3808          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
3809          * period or because we're racing with the tear-down path
3810          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
3811          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
3812          */
3813         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer)) &&
3814                hrtimer_try_to_cancel(&cfs_b->period_timer) < 0) {
3815                 /* bounce the lock to allow do_sched_cfs_period_timer to run */
3816                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3817                 cpu_relax();
3818                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3819                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
3820                 if (!force && cfs_b->timer_active)
3821                         return;
3822         }
3823
3824         cfs_b->timer_active = 1;
3825         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3826 }
3827
3828 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3829 {
3830         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3831         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3832 }
3833
3834 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
3835 {
3836         struct cfs_rq *cfs_rq;
3837
3838         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3839                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
3840
3841                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3842                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
3843                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3844         }
3845 }
3846
3847 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3848 {
3849         struct cfs_rq *cfs_rq;
3850
3851         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3852                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3853                         continue;
3854
3855                 /*
3856                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3857                  * there's some valid quota amount
3858                  */
3859                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
3860                 /*
3861                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
3862                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
3863                  */
3864                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3865
3866                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3867                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3868         }
3869 }
3870
3871 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3872 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3873 {
3874         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3875 }
3876
3877 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
3878 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
3879 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3880 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3881
3882 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3883 {
3884         return 0;
3885 }
3886
3887 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3888 {
3889         return 0;
3890 }
3891
3892 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3893                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3894 {
3895         return 0;
3896 }
3897
3898 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3899
3900 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3901 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3902 #endif
3903
3904 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3905 {
3906         return NULL;
3907 }
3908 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3909 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
3910 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
3911
3912 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3913
3914 /**************************************************
3915  * CFS operations on tasks:
3916  */
3917
3918 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3919 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3920 {
3921         struct sched_entity *se = &p->se;
3922         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3923
3924         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
3925
3926         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
3927                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
3928                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
3929                 s64 delta = slice - ran;
3930
3931                 if (delta < 0) {
3932                         if (rq->curr == p)
3933                                 resched_curr(rq);
3934                         return;
3935                 }
3936                 hrtick_start(rq, delta);
3937         }
3938 }
3939
3940 /*
3941  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3942  * current task is from our class and nr_running is low enough
3943  * to matter.
3944  */
3945 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3946 {
3947         struct task_struct *curr = rq->curr;
3948
3949         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3950                 return;
3951
3952         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3953                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3954 }
3955 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3956 static inline void
3957 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3958 {
3959 }
3960
3961 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3962 {
3963 }
3964 #endif
3965
3966 /*
3967  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3968  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3969  * then put the task into the rbtree:
3970  */
3971 static void
3972 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3973 {
3974         struct cfs_rq *cfs_rq;
3975         struct sched_entity *se = &p->se;
3976
3977         for_each_sched_entity(se) {
3978                 if (se->on_rq)
3979                         break;
3980                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3981                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3982
3983                 /*
3984                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3985                  *
3986                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3987                  * post the final h_nr_running increment below.
3988                 */
3989                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3990                         break;
3991                 cfs_rq->h_nr_running++;
3992
3993                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3994         }
3995
3996         for_each_sched_entity(se) {
3997                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3998                 cfs_rq->h_nr_running++;
3999
4000                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4001                         break;
4002
4003                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4004                 update_entity_load_avg(se, 1);
4005         }
4006
4007         if (!se) {
4008                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
4009                 add_nr_running(rq, 1);
4010         }
4011         hrtick_update(rq);
4012 }
4013
4014 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4015
4016 /*
4017  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4018  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4019  * update the fair scheduling stats:
4020  */
4021 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4022 {
4023         struct cfs_rq *cfs_rq;
4024         struct sched_entity *se = &p->se;
4025         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4026
4027         for_each_sched_entity(se) {
4028                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4029                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4030
4031                 /*
4032                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4033                  *
4034                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4035                  * post the final h_nr_running decrement below.
4036                 */
4037                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4038                         break;
4039                 cfs_rq->h_nr_running--;
4040
4041                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4042                 if (cfs_rq->load.weight) {
4043                         /*
4044                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4045                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4046                          */
4047                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4048                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4049
4050                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4051                         se = parent_entity(se);
4052                         break;
4053                 }
4054                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4055         }
4056
4057         for_each_sched_entity(se) {
4058                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4059                 cfs_rq->h_nr_running--;
4060
4061                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4062                         break;
4063
4064                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4065                 update_entity_load_avg(se, 1);
4066         }
4067
4068         if (!se) {
4069                 sub_nr_running(rq, 1);
4070                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
4071         }
4072         hrtick_update(rq);
4073 }
4074
4075 #ifdef CONFIG_SMP
4076 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4077 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4078 {
4079         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
4080 }
4081
4082 /*
4083  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4084  * according to the scheduling class and "nice" value.
4085  *
4086  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4087  * balance conservatively.
4088  */
4089 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4090 {
4091         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4092         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4093
4094         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4095                 return total;
4096
4097         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4098 }
4099
4100 /*
4101  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4102  * according to the scheduling class and "nice" value.
4103  */
4104 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4105 {
4106         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4107         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4108
4109         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4110                 return total;
4111
4112         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4113 }
4114
4115 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4116 {
4117         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4118 }
4119
4120 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4121 {
4122         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4123         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4124         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
4125
4126         if (nr_running)
4127                 return load_avg / nr_running;
4128
4129         return 0;
4130 }
4131
4132 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4133 {
4134         /*
4135          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4136          * about the boundary, really active task won't care
4137          * about the loss.
4138          */
4139         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4140                 current->wakee_flips >>= 1;
4141                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4142         }
4143
4144         if (current->last_wakee != p) {
4145                 current->last_wakee = p;
4146                 current->wakee_flips++;
4147         }
4148 }
4149
4150 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4151 {
4152         struct sched_entity *se = &p->se;
4153         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4154         u64 min_vruntime;
4155
4156 #ifndef CONFIG_64BIT
4157         u64 min_vruntime_copy;
4158
4159         do {
4160                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4161                 smp_rmb();
4162                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4163         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4164 #else
4165         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4166 #endif
4167
4168         se->vruntime -= min_vruntime;
4169         record_wakee(p);
4170 }
4171
4172 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4173 /*
4174  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4175  *
4176  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4177  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4178  * can calculate the shift in shares.
4179  *
4180  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4181  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4182  * total group weight.
4183  *
4184  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4185  * distribution (s_i) using:
4186  *
4187  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4188  *
4189  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4190  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4191  * shares distribution (s_i):
4192  *
4193  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4194  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4195  *
4196  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4197  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4198  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4199  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4200  *
4201  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4202  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4203  *
4204  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4205  *
4206  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4207  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4208  * weight and shares distributions like:
4209  *
4210  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4211  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4212  *
4213  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4214  *
4215  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4216  *
4217  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4218  *
4219  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4220  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4221  * 4/7) times the weight of the group.
4222  */
4223 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4224 {
4225         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4226
4227         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4228                 return wl;
4229
4230         for_each_sched_entity(se) {
4231                 long w, W;
4232
4233                 tg = se->my_q->tg;
4234
4235                 /*
4236                  * W = @wg + \Sum rw_j
4237                  */
4238                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4239
4240                 /*
4241                  * w = rw_i + @wl
4242                  */
4243                 w = se->my_q->load.weight + wl;
4244
4245                 /*
4246                  * wl = S * s'_i; see (2)
4247                  */
4248                 if (W > 0 && w < W)
4249                         wl = (w * tg->shares) / W;
4250                 else
4251                         wl = tg->shares;
4252
4253                 /*
4254                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4255                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4256                  * calc_cfs_shares().
4257                  */
4258                 if (wl < MIN_SHARES)
4259                         wl = MIN_SHARES;
4260
4261                 /*
4262                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4263                  */
4264                 wl -= se->load.weight;
4265
4266                 /*
4267                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4268                  * the final effective load change on the root group. Since
4269                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4270                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4271                  * resulting from this level per the above.
4272                  */
4273                 wg = 0;
4274         }
4275
4276         return wl;
4277 }
4278 #else
4279
4280 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4281 {
4282         return wl;
4283 }
4284
4285 #endif
4286
4287 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4288 {
4289         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4290
4291         /*
4292          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
4293          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
4294          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
4295          */
4296         if (p->wakee_flips > factor) {
4297                 /*
4298                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
4299                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
4300                  * it alone.
4301                  */
4302                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
4303                         return 1;
4304         }
4305
4306         return 0;
4307 }
4308
4309 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4310 {
4311         s64 this_load, load;
4312         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4313         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4314         struct task_group *tg;
4315         unsigned long weight;
4316         int balanced;
4317
4318         /*
4319          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
4320          * ourselves around too much.
4321          */
4322         if (wake_wide(p))
4323                 return 0;
4324
4325         idx       = sd->wake_idx;
4326         this_cpu  = smp_processor_id();
4327         prev_cpu  = task_cpu(p);
4328         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4329         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4330
4331         /*
4332          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4333          * effect of the currently running task from the load
4334          * of the current CPU:
4335          */
4336         if (sync) {
4337                 tg = task_group(current);
4338                 weight = current->se.load.weight;
4339
4340                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4341                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4342         }
4343
4344         tg = task_group(p);
4345         weight = p->se.load.weight;
4346
4347         /*
4348          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4349          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4350          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4351          * about that, so that's good too.
4352          *
4353          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4354          * task to be woken on this_cpu.
4355          */
4356         this_eff_load = 100;
4357         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4358
4359         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4360         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4361
4362         if (this_load > 0) {
4363                 this_eff_load *= this_load +
4364                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4365
4366                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4367         }
4368
4369         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4370
4371         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4372
4373         if (!balanced)
4374                 return 0;
4375
4376         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4377         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4378
4379         return 1;
4380 }
4381
4382 /*
4383  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4384  * domain.
4385  */
4386 static struct sched_group *
4387 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4388                   int this_cpu, int sd_flag)
4389 {
4390         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4391         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4392         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4393         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4394
4395         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4396                 load_idx = sd->wake_idx;
4397
4398         do {
4399                 unsigned long load, avg_load;
4400                 int local_group;
4401                 int i;
4402
4403                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4404                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4405                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4406                         continue;
4407
4408                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4409                                                sched_group_cpus(group));
4410
4411                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4412                 avg_load = 0;
4413
4414                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4415                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4416                         if (local_group)
4417                                 load = source_load(i, load_idx);
4418                         else
4419                                 load = target_load(i, load_idx);
4420
4421                         avg_load += load;
4422                 }
4423
4424                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4425                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4426
4427                 if (local_group) {
4428                         this_load = avg_load;
4429                 } else if (avg_load < min_load) {
4430                         min_load = avg_load;
4431                         idlest = group;
4432                 }
4433         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4434
4435         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4436                 return NULL;
4437         return idlest;
4438 }
4439
4440 /*
4441  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4442  */
4443 static int
4444 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4445 {
4446         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4447         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4448         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4449         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4450         int shallowest_idle_cpu = -1;
4451         int i;
4452
4453         /* Traverse only the allowed CPUs */
4454         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4455                 if (idle_cpu(i)) {
4456                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4457                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4458                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4459                                 /*
4460                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4461                                  * has the smallest exit latency irrespective
4462                                  * of any idle timestamp.
4463                                  */
4464                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4465                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4466                                 shallowest_idle_cpu = i;
4467                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4468                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4469                                 /*
4470                                  * If equal or no active idle state, then
4471                                  * the most recently idled CPU might have
4472                                  * a warmer cache.
4473                                  */
4474                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4475                                 shallowest_idle_cpu = i;
4476                         }
4477                 } else {
4478                         load = weighted_cpuload(i);
4479                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4480                                 min_load = load;
4481                                 least_loaded_cpu = i;
4482                         }
4483                 }
4484         }
4485
4486         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4487 }
4488
4489 /*
4490  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4491  */
4492 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4493 {
4494         struct sched_domain *sd;
4495         struct sched_group *sg;
4496         int i = task_cpu(p);
4497
4498         if (idle_cpu(target))
4499                 return target;
4500
4501         /*
4502          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4503          */
4504         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4505                 return i;
4506
4507         /*
4508          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4509          */
4510         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4511         for_each_lower_domain(sd) {
4512                 sg = sd->groups;
4513                 do {
4514                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4515                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4516                                 goto next;
4517
4518                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4519                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4520                                         goto next;
4521                         }
4522
4523                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4524                                         tsk_cpus_allowed(p));
4525                         goto done;
4526 next:
4527                         sg = sg->next;
4528                 } while (sg != sd->groups);
4529         }
4530 done:
4531         return target;
4532 }
4533
4534 /*
4535  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4536  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4537  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4538  *
4539  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4540  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4541  *
4542  * Returns the target cpu number.
4543  *
4544  * preempt must be disabled.
4545  */
4546 static int
4547 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4548 {
4549         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4550         int cpu = smp_processor_id();
4551         int new_cpu = cpu;
4552         int want_affine = 0;
4553         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4554
4555         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
4556                 return prev_cpu;
4557
4558         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4559                 want_affine = cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
4560
4561         rcu_read_lock();
4562         for_each_domain(cpu, tmp) {
4563                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4564                         continue;
4565
4566                 /*
4567                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4568                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4569                  */
4570                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4571                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4572                         affine_sd = tmp;
4573                         break;
4574                 }
4575
4576                 if (tmp->flags & sd_flag)
4577                         sd = tmp;
4578         }
4579
4580         if (affine_sd && cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4581                 prev_cpu = cpu;
4582
4583         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4584                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4585                 goto unlock;
4586         }
4587
4588         while (sd) {
4589                 struct sched_group *group;
4590                 int weight;
4591
4592                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4593                         sd = sd->child;
4594                         continue;
4595                 }
4596
4597                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4598                 if (!group) {
4599                         sd = sd->child;
4600                         continue;
4601                 }
4602
4603                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4604                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4605                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4606                         sd = sd->child;
4607                         continue;
4608                 }
4609
4610                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4611                 cpu = new_cpu;
4612                 weight = sd->span_weight;
4613                 sd = NULL;
4614                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4615                         if (weight <= tmp->span_weight)
4616                                 break;
4617                         if (tmp->flags & sd_flag)
4618                                 sd = tmp;
4619                 }
4620                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4621         }
4622 unlock:
4623         rcu_read_unlock();
4624
4625         return new_cpu;
4626 }
4627
4628 /*
4629  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4630  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4631  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4632  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4633  */
4634 static void
4635 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4636 {
4637         struct sched_entity *se = &p->se;
4638         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4639
4640         /*
4641          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4642          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4643          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4644          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4645          */
4646         if (se->avg.decay_count) {
4647                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4648                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4649                                                 &cfs_rq->removed_load);
4650         }
4651
4652         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
4653         se->exec_start = 0;
4654 }
4655 #endif /* CONFIG_SMP */
4656
4657 static unsigned long
4658 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4659 {
4660         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4661
4662         /*
4663          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4664          * to virtual-time in his units.
4665          *
4666          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4667          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4668          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4669          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4670          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4671          *
4672          * This is especially important for buddies when the leftmost
4673          * task is higher priority than the buddy.
4674          */
4675         return calc_delta_fair(gran, se);
4676 }
4677
4678 /*
4679  * Should 'se' preempt 'curr'.
4680  *
4681  *             |s1
4682  *        |s2
4683  *   |s3
4684  *         g
4685  *      |<--->|c
4686  *
4687  *  w(c, s1) = -1
4688  *  w(c, s2) =  0
4689  *  w(c, s3) =  1
4690  *
4691  */
4692 static int
4693 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4694 {
4695         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4696
4697         if (vdiff <= 0)
4698                 return -1;
4699
4700         gran = wakeup_gran(curr, se);
4701         if (vdiff > gran)
4702                 return 1;
4703
4704         return 0;
4705 }
4706
4707 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4708 {
4709         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4710                 return;
4711
4712         for_each_sched_entity(se)
4713                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4714 }
4715
4716 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4717 {
4718         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4719                 return;
4720
4721         for_each_sched_entity(se)
4722                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4723 }
4724
4725 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4726 {
4727         for_each_sched_entity(se)
4728                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4729 }
4730
4731 /*
4732  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4733  */
4734 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4735 {
4736         struct task_struct *curr = rq->curr;
4737         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4738         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4739         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4740         int next_buddy_marked = 0;
4741
4742         if (unlikely(se == pse))
4743                 return;
4744
4745         /*
4746          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
4747          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4748          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4749          * next-buddy nomination below.
4750          */
4751         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4752                 return;
4753
4754         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4755                 set_next_buddy(pse);
4756                 next_buddy_marked = 1;
4757         }
4758
4759         /*
4760          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
4761          * wake up path.
4762          *
4763          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
4764          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
4765          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
4766          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
4767          * below.
4768          */
4769         if (test_tsk_need_resched(curr))
4770                 return;
4771
4772         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
4773         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
4774             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
4775                 goto preempt;
4776
4777         /*
4778          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
4779          * is driven by the tick):
4780          */
4781         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
4782                 return;
4783
4784         find_matching_se(&se, &pse);
4785         update_curr(cfs_rq_of(se));
4786         BUG_ON(!pse);
4787         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
4788                 /*
4789                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
4790                  * triggering this preemption.
4791                  */
4792                 if (!next_buddy_marked)
4793                         set_next_buddy(pse);
4794                 goto preempt;
4795         }
4796
4797         return;
4798
4799 preempt:
4800         resched_curr(rq);
4801         /*
4802          * Only set the backward buddy when the current task is still
4803          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
4804          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
4805          * point, either of which can * drop the rq lock.
4806          *
4807          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
4808          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
4809          */
4810         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
4811                 return;
4812
4813         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
4814                 set_last_buddy(se);
4815 }
4816
4817 static struct task_struct *
4818 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4819 {
4820         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
4821         struct sched_entity *se;
4822         struct task_struct *p;
4823         int new_tasks;
4824
4825 again:
4826 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4827         if (!cfs_rq->nr_running)
4828                 goto idle;
4829
4830         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
4831                 goto simple;
4832
4833         /*
4834          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
4835          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
4836          *
4837          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
4838          * hierarchy, only change the part that actually changes.
4839          */
4840
4841         do {
4842                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
4843
4844                 /*
4845                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
4846                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
4847                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
4848                  * forget we've ever seen it.
4849                  */
4850                 if (curr && curr->on_rq)
4851                         update_curr(cfs_rq);
4852                 else
4853                         curr = NULL;
4854
4855                 /*
4856                  * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the throttle and
4857                  * dequeue its entity in the parent(s). Therefore the 'simple'
4858                  * nr_running test will indeed be correct.
4859                  */
4860                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
4861                         goto simple;
4862
4863                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
4864                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4865         } while (cfs_rq);
4866
4867         p = task_of(se);
4868
4869         /*
4870          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
4871          * is a different task than we started out with, try and touch the
4872          * least amount of cfs_rqs.
4873          */
4874         if (prev != p) {
4875                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
4876
4877                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
4878                         int se_depth = se->depth;
4879                         int pse_depth = pse->depth;
4880
4881                         if (se_depth <= pse_depth) {
4882                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
4883                                 pse = parent_entity(pse);
4884                         }
4885                         if (se_depth >= pse_depth) {
4886                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
4887                                 se = parent_entity(se);
4888                         }
4889                 }
4890
4891                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
4892                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4893         }
4894
4895         if (hrtick_enabled(rq))
4896                 hrtick_start_fair(rq, p);
4897
4898         return p;
4899 simple:
4900         cfs_rq = &rq->cfs;
4901 #endif
4902
4903         if (!cfs_rq->nr_running)
4904                 goto idle;
4905
4906         put_prev_task(rq, prev);
4907
4908         do {
4909                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
4910                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4911                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4912         } while (cfs_rq);
4913
4914         p = task_of(se);
4915
4916         if (hrtick_enabled(rq))
4917                 hrtick_start_fair(rq, p);
4918
4919         return p;
4920
4921 idle:
4922         new_tasks = idle_balance(rq);
4923         /*
4924          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
4925          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
4926          * must re-start the pick_next_entity() loop.
4927          */
4928         if (new_tasks < 0)
4929                 return RETRY_TASK;
4930
4931         if (new_tasks > 0)
4932                 goto again;
4933
4934         return NULL;
4935 }
4936
4937 /*
4938  * Account for a descheduled task:
4939  */
4940 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4941 {
4942         struct sched_entity *se = &prev->se;
4943         struct cfs_rq *cfs_rq;
4944
4945         for_each_sched_entity(se) {
4946                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4947                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
4948         }
4949 }
4950
4951 /*
4952  * sched_yield() is very simple
4953  *
4954  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
4955  */
4956 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
4957 {
4958         struct task_struct *curr = rq->curr;
4959         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4960         struct sched_entity *se = &curr->se;
4961
4962         /*
4963          * Are we the only task in the tree?
4964          */
4965         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
4966                 return;
4967
4968         clear_buddies(cfs_rq, se);
4969
4970         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
4971                 update_rq_clock(rq);
4972                 /*
4973                  * Update run-time statistics of the 'current'.
4974                  */
4975                 update_curr(cfs_rq);
4976                 /*
4977                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
4978                  * so we don't do microscopic update in schedule()
4979                  * and double the fastpath cost.
4980                  */
4981                  rq->skip_clock_update = 1;
4982         }
4983
4984         set_skip_buddy(se);
4985 }
4986
4987 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
4988 {
4989         struct sched_entity *se = &p->se;
4990
4991         /* throttled hierarchies are not runnable */
4992         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
4993                 return false;
4994
4995         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
4996         set_next_buddy(se);
4997
4998         yield_task_fair(rq);
4999
5000         return true;
5001 }
5002
5003 #ifdef CONFIG_SMP
5004 /**************************************************
5005  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5006  *
5007  * BASICS
5008  *
5009  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5010  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5011  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5012  *
5013  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5014  *
5015  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5016  * W_i,0 is defined as:
5017  *
5018  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5019  *
5020  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5021  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5022  *
5023  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5024  * weight:
5025  *
5026  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5027  *
5028  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5029  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5030  * can also include other factors [XXX].
5031  *
5032  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5033  * directly from (1):
5034  *
5035  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5036  *
5037  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5038  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5039  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5040  *
5041  * [XXX expand on:
5042  *     - infeasible weights;
5043  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5044  *
5045  *
5046  * SCHED DOMAINS
5047  *
5048  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5049  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5050  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5051  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5052  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5053  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5054  * the groups.
5055  *
5056  * This yields:
5057  *
5058  *     log_2 n     1     n
5059  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5060  *     i = 0      2^i   2^i
5061  *                               `- size of each group
5062  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5063  *         |         `- freq
5064  *         `- sum over all levels
5065  *
5066  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5067  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5068  *
5069  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5070  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5071  *
5072  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5073  *
5074  *             log_2 n     
5075  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5076  *             k = 0
5077  *
5078  * And you'll find that:
5079  *
5080  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5081  *
5082  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5083  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5084  * of:
5085  *
5086  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5087  *
5088  *
5089  * WORK CONSERVING
5090  *
5091  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5092  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5093  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5094  *
5095  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5096  * time.
5097  *
5098  * [XXX more?]
5099  *
5100  *
5101  * CGROUPS
5102  *
5103  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5104  *
5105  *                                s_k,i
5106  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5107  *                                 S_k
5108  *
5109  * Where
5110  *
5111  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5112  *
5113  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5114  *
5115  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5116  * property.
5117  *
5118  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5119  *      rewrite all of this once again.]
5120  */ 
5121
5122 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5123
5124 enum fbq_type { regular, remote, all };
5125
5126 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5127 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5128 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5129 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5130
5131 struct lb_env {
5132         struct sched_domain     *sd;
5133
5134         struct rq               *src_rq;
5135         int                     src_cpu;
5136
5137         int                     dst_cpu;
5138         struct rq               *dst_rq;
5139
5140         struct cpumask          *dst_grpmask;
5141         int                     new_dst_cpu;
5142         enum cpu_idle_type      idle;
5143         long                    imbalance;
5144         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5145         struct cpumask          *cpus;
5146
5147         unsigned int            flags;
5148
5149         unsigned int            loop;
5150         unsigned int            loop_break;
5151         unsigned int            loop_max;
5152
5153         enum fbq_type           fbq_type;
5154         struct list_head        tasks;
5155 };
5156
5157 /*
5158  * Is this task likely cache-hot:
5159  */
5160 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5161 {
5162         s64 delta;
5163
5164         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5165
5166         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5167                 return 0;
5168
5169         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5170                 return 0;
5171
5172         /*
5173          * Buddy candidates are cache hot:
5174          */
5175         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5176                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5177                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5178                 return 1;
5179
5180         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5181                 return 1;
5182         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5183                 return 0;
5184
5185         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5186
5187         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5188 }
5189
5190 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5191 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
5192 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5193 {
5194         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5195         int src_nid, dst_nid;
5196
5197         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults_memory ||
5198             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
5199                 return false;
5200         }
5201
5202         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5203         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5204
5205         if (src_nid == dst_nid)
5206                 return false;
5207
5208         if (numa_group) {
5209                 /* Task is already in the group's interleave set. */
5210                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5211                         return false;
5212
5213                 /* Task is moving into the group's interleave set. */
5214                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5215                         return true;
5216
5217                 return group_faults(p, dst_nid) > group_faults(p, src_nid);
5218         }
5219
5220         /* Encourage migration to the preferred node. */
5221         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5222                 return true;
5223
5224         return task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid);
5225 }
5226
5227
5228 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5229 {
5230         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5231         int src_nid, dst_nid;
5232
5233         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
5234                 return false;
5235
5236         if (!p->numa_faults_memory || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5237                 return false;
5238
5239         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5240         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5241
5242         if (src_nid == dst_nid)
5243                 return false;
5244
5245         if (numa_group) {
5246                 /* Task is moving within/into the group's interleave set. */
5247                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5248                         return false;
5249
5250                 /* Task is moving out of the group's interleave set. */
5251                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5252                         return true;
5253
5254                 return group_faults(p, dst_nid) < group_faults(p, src_nid);
5255         }
5256
5257         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5258         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
5259                 return true;
5260
5261         return task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid);
5262 }
5263
5264 #else
5265 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
5266                                              struct lb_env *env)
5267 {
5268         return false;
5269 }
5270
5271 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5272                                              struct lb_env *env)
5273 {
5274         return false;
5275 }
5276 #endif
5277
5278 /*
5279  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5280  */
5281 static
5282 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5283 {
5284         int tsk_cache_hot = 0;
5285
5286         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5287
5288         /*
5289          * We do not migrate tasks that are:
5290          * 1) throttled_lb_pair, or
5291          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5292          * 3) running (obviously), or
5293          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5294          */
5295         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5296                 return 0;
5297
5298         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5299                 int cpu;
5300
5301                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5302
5303                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5304
5305                 /*
5306                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5307                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5308                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5309                  *
5310                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5311                  * one in current iteration.
5312                  */
5313                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5314                         return 0;
5315
5316                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5317                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5318                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5319                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5320                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5321                                 break;
5322                         }
5323                 }
5324
5325                 return 0;
5326         }
5327
5328         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5329         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5330
5331         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5332                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5333                 return 0;
5334         }
5335
5336         /*
5337          * Aggressive migration if:
5338          * 1) destination numa is preferred
5339          * 2) task is cache cold, or
5340          * 3) too many balance attempts have failed.
5341          */
5342         tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5343         if (!tsk_cache_hot)
5344                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5345
5346         if (migrate_improves_locality(p, env) || !tsk_cache_hot ||
5347             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5348                 if (tsk_cache_hot) {
5349                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5350                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5351                 }
5352                 return 1;
5353         }
5354
5355         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5356         return 0;
5357 }
5358
5359 /*
5360  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5361  */
5362 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5363 {
5364         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5365
5366         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5367         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5368         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5369 }
5370
5371 /*
5372  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5373  * part of active balancing operations within "domain".
5374  *
5375  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5376  */
5377 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5378 {
5379         struct task_struct *p, *n;
5380
5381         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5382
5383         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5384                 if (!can_migrate_task(p, env))
5385                         continue;
5386
5387                 detach_task(p, env);
5388
5389                 /*
5390                  * Right now, this is only the second place where
5391                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5392                  * so we can safely collect stats here rather than
5393                  * inside detach_tasks().
5394                  */
5395                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5396                 return p;
5397         }
5398         return NULL;
5399 }
5400
5401 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5402
5403 /*
5404  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5405  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5406  *
5407  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5408  */
5409 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5410 {
5411         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5412         struct task_struct *p;
5413         unsigned long load;
5414         int detached = 0;
5415
5416         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5417
5418         if (env->imbalance <= 0)
5419                 return 0;
5420
5421         while (!list_empty(tasks)) {
5422                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5423
5424                 env->loop++;
5425                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5426                 if (env->loop > env->loop_max)
5427                         break;
5428
5429                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5430                 if (env->loop > env->loop_break) {
5431                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5432                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5433                         break;
5434                 }
5435
5436                 if (!can_migrate_task(p, env))
5437                         goto next;
5438
5439                 load = task_h_load(p);
5440
5441                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5442                         goto next;
5443
5444                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5445                         goto next;
5446
5447                 detach_task(p, env);
5448                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5449
5450                 detached++;
5451                 env->imbalance -= load;
5452
5453 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5454                 /*
5455                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5456                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5457                  * the critical section.
5458                  */
5459                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5460                         break;
5461 #endif
5462
5463                 /*
5464                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5465                  * weighted load.
5466                  */
5467                 if (env->imbalance <= 0)
5468                         break;
5469
5470                 continue;
5471 next:
5472                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5473         }
5474
5475         /*
5476          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5477          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5478          * than inside detach_one_task().
5479          */
5480         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5481
5482         return detached;
5483 }
5484
5485 /*
5486  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5487  */
5488 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5489 {
5490         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5491
5492         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5493         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5494         activate_task(rq, p, 0);
5495         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5496 }
5497
5498 /*
5499  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5500  * its new rq.
5501  */
5502 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5503 {
5504         raw_spin_lock(&rq->lock);
5505         attach_task(rq, p);
5506         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5507 }
5508
5509 /*
5510  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5511  * new rq.
5512  */
5513 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5514 {
5515         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5516         struct task_struct *p;
5517
5518         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5519
5520         while (!list_empty(tasks)) {
5521                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5522                 list_del_init(&p->se.group_node);
5523
5524                 attach_task(env->dst_rq, p);
5525         }
5526
5527         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5528 }
5529
5530 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5531 /*
5532  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5533  */
5534 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5535 {
5536         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5537         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5538
5539         /* throttled entities do not contribute to load */
5540         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5541                 return;
5542
5543         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5544
5545         if (se) {
5546                 update_entity_load_avg(se, 1);
5547                 /*
5548                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5549                  * list removal.  This generally implies that all our children
5550                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5551                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5552                  * at enqueue.
5553                  *
5554                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5555                  */
5556                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5557                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5558         } else {
5559                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5560                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5561         }
5562 }
5563
5564 static void update_blocked_averages(int cpu)
5565 {
5566         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5567         struct cfs_rq *cfs_rq;
5568         unsigned long flags;
5569
5570         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5571         update_rq_clock(rq);
5572         /*
5573          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5574          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5575          */
5576         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5577                 /*
5578                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5579                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5580                  * groups does not result in continually extending hold time.
5581                  */
5582                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5583         }
5584
5585         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5586 }
5587
5588 /*
5589  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5590  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5591  * group is a fraction of its parents load.
5592  */
5593 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5594 {
5595         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5596         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5597         unsigned long now = jiffies;
5598         unsigned long load;
5599
5600         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5601                 return;
5602
5603         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5604         for_each_sched_entity(se) {
5605                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5606                 cfs_rq->h_load_next = se;
5607                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5608                         break;
5609         }
5610
5611         if (!se) {
5612                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5613                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5614         }
5615
5616         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5617                 load = cfs_rq->h_load;
5618                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5619                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5620                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5621                 cfs_rq->h_load = load;
5622                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5623         }
5624 }
5625
5626 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5627 {
5628         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5629
5630         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5631         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5632                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5633 }
5634 #else
5635 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5636 {
5637 }
5638
5639 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5640 {
5641         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5642 }
5643 #endif
5644
5645 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5646
5647 enum group_type {
5648         group_other = 0,
5649         group_imbalanced,
5650         group_overloaded,
5651 };
5652
5653 /*
5654  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5655  */
5656 struct sg_lb_stats {
5657         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5658         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5659         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5660         unsigned long load_per_task;
5661         unsigned long group_capacity;
5662         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5663         unsigned int group_capacity_factor;
5664         unsigned int idle_cpus;
5665         unsigned int group_weight;
5666         enum group_type group_type;
5667         int group_has_free_capacity;
5668 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5669         unsigned int nr_numa_running;
5670         unsigned int nr_preferred_running;
5671 #endif
5672 };
5673
5674 /*
5675  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5676  *               during load balancing.
5677  */
5678 struct sd_lb_stats {
5679         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5680         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5681         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5682         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5683         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5684
5685         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5686         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5687 };
5688
5689 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5690 {
5691         /*
5692          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5693          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5694          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5695          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5696          */
5697         *sds = (struct sd_lb_stats){
5698                 .busiest = NULL,
5699                 .local = NULL,
5700                 .total_load = 0UL,
5701                 .total_capacity = 0UL,
5702                 .busiest_stat = {
5703                         .avg_load = 0UL,
5704                         .sum_nr_running = 0,
5705                         .group_type = group_other,
5706                 },
5707         };
5708 }
5709
5710 /**
5711  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5712  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5713  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5714  *
5715  * Return: The load index.
5716  */
5717 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5718                                         enum cpu_idle_type idle)
5719 {
5720         int load_idx;
5721
5722         switch (idle) {
5723         case CPU_NOT_IDLE:
5724                 load_idx = sd->busy_idx;
5725                 break;
5726
5727         case CPU_NEWLY_IDLE:
5728                 load_idx = sd->newidle_idx;
5729                 break;
5730         default:
5731                 load_idx = sd->idle_idx;
5732                 break;
5733         }
5734
5735         return load_idx;
5736 }
5737
5738 static unsigned long default_scale_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5739 {
5740         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5741 }
5742
5743 unsigned long __weak arch_scale_freq_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5744 {
5745         return default_scale_capacity(sd, cpu);
5746 }
5747
5748 static unsigned long default_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5749 {
5750         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && (sd->span_weight > 1))
5751                 return sd->smt_gain / sd->span_weight;
5752
5753         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5754 }
5755
5756 unsigned long __weak arch_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5757 {
5758         return default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
5759 }
5760
5761 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
5762 {
5763         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5764         u64 total, available, age_stamp, avg;
5765         s64 delta;
5766
5767         /*
5768          * Since we're reading these variables without serialization make sure
5769          * we read them once before doing sanity checks on them.
5770          */
5771         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
5772         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
5773
5774         delta = rq_clock(rq) - age_stamp;
5775         if (unlikely(delta < 0))
5776                 delta = 0;
5777
5778         total = sched_avg_period() + delta;
5779
5780         if (unlikely(total < avg)) {
5781                 /* Ensures that capacity won't end up being negative */
5782                 available = 0;
5783         } else {
5784                 available = total - avg;
5785         }
5786
5787         if (unlikely((s64)total < SCHED_CAPACITY_SCALE))
5788                 total = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5789
5790         total >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5791
5792         return div_u64(available, total);
5793 }
5794
5795 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5796 {
5797         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5798         struct sched_group *sdg = sd->groups;
5799
5800         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5801                 capacity *= arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
5802         else
5803                 capacity *= default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
5804
5805         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5806
5807         sdg->sgc->capacity_orig = capacity;
5808
5809         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5810                 capacity *= arch_scale_freq_capacity(sd, cpu);
5811         else
5812                 capacity *= default_scale_capacity(sd, cpu);
5813
5814         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5815
5816         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
5817         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5818
5819         if (!capacity)
5820                 capacity = 1;
5821
5822         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
5823         sdg->sgc->capacity = capacity;
5824 }
5825
5826 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5827 {
5828         struct sched_domain *child = sd->child;
5829         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
5830         unsigned long capacity, capacity_orig;
5831         unsigned long interval;
5832
5833         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5834         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5835         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
5836
5837         if (!child) {
5838                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
5839                 return;
5840         }
5841
5842         capacity_orig = capacity = 0;
5843
5844         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
5845                 /*
5846                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
5847                  * span the current group.
5848                  */
5849
5850                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
5851                         struct sched_group_capacity *sgc;
5852                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5853
5854                         /*
5855                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
5856                          * gets here before we've attached the domains to the
5857                          * runqueues.
5858                          *
5859                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
5860                          * in update_cpu_capacity().
5861                          *
5862                          * This avoids capacity/capacity_orig from being 0 and
5863                          * causing divide-by-zero issues on boot.
5864                          *
5865                          * Runtime updates will correct capacity_orig.
5866                          */
5867                         if (unlikely(!rq->sd)) {
5868                                 capacity_orig += capacity_of(cpu);
5869                                 capacity += capacity_of(cpu);
5870                                 continue;
5871                         }
5872
5873                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
5874                         capacity_orig += sgc->capacity_orig;
5875                         capacity += sgc->capacity;
5876                 }
5877         } else  {
5878                 /*
5879                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
5880                  * span the current group.
5881                  */ 
5882
5883                 group = child->groups;
5884                 do {
5885                         capacity_orig += group->sgc->capacity_orig;
5886                         capacity += group->sgc->capacity;
5887                         group = group->next;
5888                 } while (group != child->groups);
5889         }
5890
5891         sdg->sgc->capacity_orig = capacity_orig;
5892         sdg->sgc->capacity = capacity;
5893 }
5894
5895 /*
5896  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
5897  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
5898  * which on its own isn't powerful enough.
5899  *
5900  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
5901  */
5902 static inline int
5903 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
5904 {
5905         /*
5906          * Only siblings can have significantly less than SCHED_CAPACITY_SCALE
5907          */
5908         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
5909                 return 0;
5910
5911         /*
5912          * If ~90% of the cpu_capacity is still there, we're good.
5913          */
5914         if (group->sgc->capacity * 32 > group->sgc->capacity_orig * 29)
5915                 return 1;
5916
5917         return 0;
5918 }
5919
5920 /*
5921  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
5922  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
5923  *
5924  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
5925  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
5926  * Something like:
5927  *
5928  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
5929  *              *     * * *
5930  *
5931  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
5932  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
5933  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
5934  *
5935  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
5936  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
5937  * moving tasks due to affinity constraints.
5938  *
5939  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
5940  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
5941  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
5942  * to create an effective group imbalance.
5943  *
5944  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
5945  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
5946  * subtle and fragile situation.
5947  */
5948
5949 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
5950 {
5951         return group->sgc->imbalance;
5952 }
5953
5954 /*
5955  * Compute the group capacity factor.
5956  *
5957  * Avoid the issue where N*frac(smt_capacity) >= 1 creates 'phantom' cores by
5958  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
5959  * and limit unit capacity with that.
5960  */
5961 static inline int sg_capacity_factor(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
5962 {
5963         unsigned int capacity_factor, smt, cpus;
5964         unsigned int capacity, capacity_orig;
5965
5966         capacity = group->sgc->capacity;
5967         capacity_orig = group->sgc->capacity_orig;
5968         cpus = group->group_weight;
5969
5970         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_capacity < 2 */
5971         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, capacity_orig);
5972         capacity_factor = cpus / smt; /* cores */
5973
5974         capacity_factor = min_t(unsigned,
5975                 capacity_factor, DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
5976         if (!capacity_factor)
5977                 capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
5978
5979         return capacity_factor;
5980 }
5981
5982 static enum group_type
5983 group_classify(struct sched_group *group, struct sg_lb_stats *sgs)
5984 {
5985         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity_factor)
5986                 return group_overloaded;
5987
5988         if (sg_imbalanced(group))
5989                 return group_imbalanced;
5990
5991         return group_other;
5992 }
5993
5994 /**
5995  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
5996  * @env: The load balancing environment.
5997  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
5998  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
5999  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6000  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6001  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6002  */
6003 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6004                         struct sched_group *group, int load_idx,
6005                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6006                         bool *overload)
6007 {
6008         unsigned long load;
6009         int i;
6010
6011         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6012
6013         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6014                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6015
6016                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6017                 if (local_group)
6018                         load = target_load(i, load_idx);
6019                 else
6020                         load = source_load(i, load_idx);
6021
6022                 sgs->group_load += load;
6023                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6024
6025                 if (rq->nr_running > 1)
6026                         *overload = true;
6027
6028 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6029                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6030                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6031 #endif
6032                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6033                 if (idle_cpu(i))
6034                         sgs->idle_cpus++;
6035         }
6036
6037         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6038         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6039         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6040
6041         if (sgs->sum_nr_running)
6042                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6043
6044         sgs->group_weight = group->group_weight;
6045         sgs->group_capacity_factor = sg_capacity_factor(env, group);
6046         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6047
6048         if (sgs->group_capacity_factor > sgs->sum_nr_running)
6049                 sgs->group_has_free_capacity = 1;
6050 }
6051
6052 /**
6053  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6054  * @env: The load balancing environment.
6055  * @sds: sched_domain statistics
6056  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6057  * @sgs: sched_group statistics
6058  *
6059  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6060  * busiest group.
6061  *
6062  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6063  * busiest group. %false otherwise.
6064  */
6065 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6066                                    struct sd_lb_stats *sds,
6067                                    struct sched_group *sg,
6068                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6069 {
6070         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6071
6072         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6073                 return true;
6074
6075         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6076                 return false;
6077
6078         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6079                 return false;
6080
6081         /* This is the busiest node in its class. */
6082         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6083                 return true;
6084
6085         /*
6086          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6087          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6088          * higher than ourself as busy.
6089          */
6090         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6091                 if (!sds->busiest)
6092                         return true;
6093
6094                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6095                         return true;
6096         }
6097
6098         return false;
6099 }
6100
6101 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6102 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6103 {
6104         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6105                 return regular;
6106         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6107                 return remote;
6108         return all;
6109 }
6110
6111 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6112 {
6113         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6114                 return regular;
6115         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6116                 return remote;
6117         return all;
6118 }
6119 #else
6120 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6121 {
6122         return all;
6123 }
6124
6125 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6126 {
6127         return regular;
6128 }
6129 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6130
6131 /**
6132  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6133  * @env: The load balancing environment.
6134  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6135  */
6136 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6137 {
6138         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6139         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6140         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6141         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6142         bool overload = false;
6143
6144         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6145                 prefer_sibling = 1;
6146
6147         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6148
6149         do {
6150                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6151                 int local_group;
6152
6153                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6154                 if (local_group) {
6155                         sds->local = sg;
6156                         sgs = &sds->local_stat;
6157
6158                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6159                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6160                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6161                 }
6162
6163                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6164                                                 &overload);
6165
6166                 if (local_group)
6167                         goto next_group;
6168
6169                 /*
6170                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6171                  * first, lower the sg capacity factor to one so that we'll try
6172                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6173                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6174                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity_factor. The
6175                  * extra check prevents the case where you always pull from the
6176                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
6177                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
6178                  */
6179                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6180                     sds->local_stat.group_has_free_capacity)
6181                         sgs->group_capacity_factor = min(sgs->group_capacity_factor, 1U);
6182
6183                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6184                         sds->busiest = sg;
6185                         sds->busiest_stat = *sgs;
6186                 }
6187
6188 next_group:
6189                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6190                 sds->total_load += sgs->group_load;
6191                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6192
6193                 sg = sg->next;
6194         } while (sg != env->sd->groups);
6195
6196         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6197                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6198
6199         if (!env->sd->parent) {
6200                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6201                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6202                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6203         }
6204
6205 }
6206
6207 /**
6208  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6209  *                      sched doman.
6210  *
6211  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6212  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6213  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6214  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6215  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6216  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6217  *
6218  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6219  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6220  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6221  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6222  * number.
6223  *
6224  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6225  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6226  *
6227  * @env: The load balancing environment.
6228  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6229  */
6230 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6231 {
6232         int busiest_cpu;
6233
6234         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6235                 return 0;
6236
6237         if (!sds->busiest)
6238                 return 0;
6239
6240         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6241         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6242                 return 0;
6243
6244         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6245                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6246                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6247
6248         return 1;
6249 }
6250
6251 /**
6252  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6253  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6254  *                      load balancing.
6255  * @env: The load balancing environment.
6256  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6257  */
6258 static inline
6259 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6260 {
6261         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6262         unsigned int imbn = 2;
6263         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6264         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6265
6266         local = &sds->local_stat;
6267         busiest = &sds->busiest_stat;
6268
6269         if (!local->sum_nr_running)
6270                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6271         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6272                 imbn = 1;
6273
6274         scaled_busy_load_per_task =
6275                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6276                 busiest->group_capacity;
6277
6278         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6279             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6280                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6281                 return;
6282         }
6283
6284         /*
6285          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6286          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6287          * moving them.
6288          */
6289
6290         capa_now += busiest->group_capacity *
6291                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6292         capa_now += local->group_capacity *
6293                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6294         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6295
6296         /* Amount of load we'd subtract */
6297         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6298                 capa_move += busiest->group_capacity *
6299                             min(busiest->load_per_task,
6300                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6301         }
6302
6303         /* Amount of load we'd add */
6304         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6305             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6306                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6307                       local->group_capacity;
6308         } else {
6309                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6310                       local->group_capacity;
6311         }
6312         capa_move += local->group_capacity *
6313                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6314         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6315
6316         /* Move if we gain throughput */
6317         if (capa_move > capa_now)
6318                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6319 }
6320
6321 /**
6322  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6323  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6324  * @env: load balance environment
6325  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6326  */
6327 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6328 {
6329         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6330         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6331
6332         local = &sds->local_stat;
6333         busiest = &sds->busiest_stat;
6334
6335         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6336                 /*
6337                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6338                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6339                  */
6340                 busiest->load_per_task =
6341                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6342         }
6343
6344         /*
6345          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6346          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6347          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6348          */
6349         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6350             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6351                 env->imbalance = 0;
6352                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6353         }
6354
6355         /*
6356          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6357          */
6358         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6359             local->group_type   == group_overloaded) {
6360                 load_above_capacity =
6361                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity_factor);
6362
6363                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_CAPACITY_SCALE);
6364                 load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
6365         }
6366
6367         /*
6368          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6369          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6370          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6371          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6372          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6373          * for the minimum possible imbalance.
6374          */
6375         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6376
6377         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6378         env->imbalance = min(
6379                 max_pull * busiest->group_capacity,
6380                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6381         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6382
6383         /*
6384          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6385          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6386          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6387          * moved
6388          */
6389         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6390                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6391 }
6392
6393 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6394
6395 /**
6396  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6397  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6398  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6399  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6400  * such a group exists.
6401  *
6402  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6403  * to restore balance.
6404  *
6405  * @env: The load balancing environment.
6406  *
6407  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6408  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6409  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6410  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6411  */
6412 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6413 {
6414         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6415         struct sd_lb_stats sds;
6416
6417         init_sd_lb_stats(&sds);
6418
6419         /*
6420          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6421          * this level.
6422          */
6423         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6424         local = &sds.local_stat;
6425         busiest = &sds.busiest_stat;
6426
6427         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6428             check_asym_packing(env, &sds))
6429                 return sds.busiest;
6430
6431         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6432         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6433                 goto out_balanced;
6434
6435         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6436                                                 / sds.total_capacity;
6437
6438         /*
6439          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6440          * work because they assume all things are equal, which typically
6441          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6442          */
6443         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6444                 goto force_balance;
6445
6446         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6447         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_free_capacity &&
6448             !busiest->group_has_free_capacity)
6449                 goto force_balance;
6450
6451         /*
6452          * If the local group is busier than the selected busiest group
6453          * don't try and pull any tasks.
6454          */
6455         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6456                 goto out_balanced;
6457
6458         /*
6459          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6460          * average load.
6461          */
6462         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6463                 goto out_balanced;
6464
6465         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6466                 /*
6467                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6468                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6469                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6470                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6471                  * might end up to just move the imbalance on another group
6472                  */
6473                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6474                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6475                         goto out_balanced;
6476         } else {
6477                 /*
6478                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6479                  * imbalance_pct to be conservative.
6480                  */
6481                 if (100 * busiest->avg_load <=
6482                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6483                         goto out_balanced;
6484         }
6485
6486 force_balance:
6487         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6488         calculate_imbalance(env, &sds);
6489         return sds.busiest;
6490
6491 out_balanced:
6492         env->imbalance = 0;
6493         return NULL;
6494 }
6495
6496 /*
6497  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6498  */
6499 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6500                                      struct sched_group *group)
6501 {
6502         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6503         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6504         int i;
6505
6506         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6507                 unsigned long capacity, capacity_factor, wl;
6508                 enum fbq_type rt;
6509
6510                 rq = cpu_rq(i);
6511                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6512
6513                 /*
6514                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6515                  *  - regular: there are !numa tasks
6516                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6517                  *  - all:     there is no distinction
6518                  *
6519                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6520                  * ignore those when there's better options.
6521                  *
6522                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6523                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6524                  * queue by moving tasks around inside the node.
6525                  *
6526                  * If we cannot move enough load due to this classification
6527                  * the next pass will adjust the group classification and
6528                  * allow migration of more tasks.
6529                  *
6530                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6531                  */
6532                 if (rt > env->fbq_type)
6533                         continue;
6534
6535                 capacity = capacity_of(i);
6536                 capacity_factor = DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE);
6537                 if (!capacity_factor)
6538                         capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
6539
6540                 wl = weighted_cpuload(i);
6541
6542                 /*
6543                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6544                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6545                  */
6546                 if (capacity_factor && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
6547                         continue;
6548
6549                 /*
6550                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6551                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6552                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6553                  * potentially running at a lower capacity.
6554                  *
6555                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6556                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6557                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6558                  * our previous maximum.
6559                  */
6560                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6561                         busiest_load = wl;
6562                         busiest_capacity = capacity;
6563                         busiest = rq;
6564                 }
6565         }
6566
6567         return busiest;
6568 }
6569
6570 /*
6571  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6572  * so long as it is large enough.
6573  */
6574 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6575
6576 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6577 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6578
6579 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6580 {
6581         struct sched_domain *sd = env->sd;
6582
6583         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6584
6585                 /*
6586                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6587                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6588                  * lowest numbered CPUs.
6589                  */
6590                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6591                         return 1;
6592         }
6593
6594         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6595 }
6596
6597 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6598
6599 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6600 {
6601         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6602         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6603         int cpu, balance_cpu = -1;
6604
6605         /*
6606          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6607          * to do the newly idle load balance.
6608          */
6609         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6610                 return 1;
6611
6612         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6613         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6614         /* Try to find first idle cpu */
6615         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6616                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6617                         continue;
6618
6619                 balance_cpu = cpu;
6620                 break;
6621         }
6622
6623         if (balance_cpu == -1)
6624                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6625
6626         /*
6627          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6628          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6629          */
6630         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6631 }
6632
6633 /*
6634  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6635  * tasks if there is an imbalance.
6636  */
6637 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6638                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6639                         int *continue_balancing)
6640 {
6641         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6642         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6643         struct sched_group *group;
6644         struct rq *busiest;
6645         unsigned long flags;
6646         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
6647
6648         struct lb_env env = {
6649                 .sd             = sd,
6650                 .dst_cpu        = this_cpu,
6651                 .dst_rq         = this_rq,
6652                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6653                 .idle           = idle,
6654                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6655                 .cpus           = cpus,
6656                 .fbq_type       = all,
6657                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6658         };
6659
6660         /*
6661          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6662          * other cpus in our group
6663          */
6664         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6665                 env.dst_grpmask = NULL;
6666
6667         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6668
6669         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6670
6671 redo:
6672         if (!should_we_balance(&env)) {
6673                 *continue_balancing = 0;
6674                 goto out_balanced;
6675         }
6676
6677         group = find_busiest_group(&env);
6678         if (!group) {
6679                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6680                 goto out_balanced;
6681         }
6682
6683         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6684         if (!busiest) {
6685                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6686                 goto out_balanced;
6687         }
6688
6689         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6690
6691         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6692
6693         ld_moved = 0;
6694         if (busiest->nr_running > 1) {
6695                 /*
6696                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6697                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6698                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6699                  * correctly treated as an imbalance.
6700                  */
6701                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6702                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6703                 env.src_rq    = busiest;
6704                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6705
6706 more_balance:
6707                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6708
6709                 /*
6710                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6711                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6712                  */
6713                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
6714
6715                 /*
6716                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
6717                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
6718                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
6719                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
6720                  * See task_rq_lock() family for the details.
6721                  */
6722
6723                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
6724
6725                 if (cur_ld_moved) {
6726                         attach_tasks(&env);
6727                         ld_moved += cur_ld_moved;
6728                 }
6729
6730                 local_irq_restore(flags);
6731
6732                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6733                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6734                         goto more_balance;
6735                 }
6736
6737                 /*
6738                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6739                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6740                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6741                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6742                  * sched_group.
6743                  *
6744                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6745                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6746                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6747                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6748                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6749                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6750                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6751                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6752                  * This however should not happen so much in practice and
6753                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6754                  * excess load moved.
6755                  */
6756                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6757
6758                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6759                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6760
6761                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6762                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6763                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6764                         env.loop         = 0;
6765                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6766
6767                         /*
6768                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
6769                          * need to continue with same src_cpu.
6770                          */
6771                         goto more_balance;
6772                 }
6773
6774                 /*
6775                  * We failed to reach balance because of affinity.
6776                  */
6777                 if (sd_parent) {
6778                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
6779
6780                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
6781                                 *group_imbalance = 1;
6782                 }
6783
6784                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
6785                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
6786                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
6787                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
6788                                 env.loop = 0;
6789                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
6790                                 goto redo;
6791                         }
6792                         goto out_all_pinned;
6793                 }
6794         }
6795
6796         if (!ld_moved) {
6797                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
6798                 /*
6799                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
6800                  * We do not want newidle balance, which can be very
6801                  * frequent, pollute the failure counter causing
6802                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
6803                  */
6804                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
6805                         sd->nr_balance_failed++;
6806
6807                 if (need_active_balance(&env)) {
6808                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6809
6810                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
6811                          * if the curr task on busiest cpu can't be
6812                          * moved to this_cpu
6813                          */
6814                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
6815                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
6816                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
6817                                                             flags);
6818                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6819                                 goto out_one_pinned;
6820                         }
6821
6822                         /*
6823                          * ->active_balance synchronizes accesses to
6824                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
6825                          * only after active load balance is finished.
6826                          */
6827                         if (!busiest->active_balance) {
6828                                 busiest->active_balance = 1;
6829                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
6830                                 active_balance = 1;
6831                         }
6832                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
6833
6834                         if (active_balance) {
6835                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
6836                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
6837                                         &busiest->active_balance_work);
6838                         }
6839
6840                         /*
6841                          * We've kicked active balancing, reset the failure
6842                          * counter.
6843                          */
6844                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
6845                 }
6846         } else
6847                 sd->nr_balance_failed = 0;
6848
6849         if (likely(!active_balance)) {
6850                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
6851                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
6852         } else {
6853                 /*
6854                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
6855                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
6856                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
6857                  * detach_tasks).
6858                  */
6859                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
6860                         sd->balance_interval *= 2;
6861         }
6862
6863         goto out;
6864
6865 out_balanced:
6866         /*
6867          * We reach balance although we may have faced some affinity
6868          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
6869          */
6870         if (sd_parent) {
6871                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
6872
6873                 if (*group_imbalance)
6874                         *group_imbalance = 0;
6875         }
6876
6877 out_all_pinned:
6878         /*
6879          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
6880          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
6881          * can try to migrate them.
6882          */
6883         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
6884
6885         sd->nr_balance_failed = 0;
6886
6887 out_one_pinned:
6888         /* tune up the balancing interval */
6889         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
6890                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
6891                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
6892                 sd->balance_interval *= 2;
6893
6894         ld_moved = 0;
6895 out:
6896         return ld_moved;
6897 }
6898
6899 static inline unsigned long
6900 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
6901 {
6902         unsigned long interval = sd->balance_interval;
6903
6904         if (cpu_busy)
6905                 interval *= sd->busy_factor;
6906
6907         /* scale ms to jiffies */
6908         interval = msecs_to_jiffies(interval);
6909         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6910
6911         return interval;
6912 }
6913
6914 static inline void
6915 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
6916 {
6917         unsigned long interval, next;
6918
6919         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
6920         next = sd->last_balance + interval;
6921
6922         if (time_after(*next_balance, next))
6923                 *next_balance = next;
6924 }
6925
6926 /*
6927  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
6928  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
6929  */
6930 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
6931 {
6932         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
6933         int this_cpu = this_rq->cpu;
6934         struct sched_domain *sd;
6935         int pulled_task = 0;
6936         u64 curr_cost = 0;
6937
6938         idle_enter_fair(this_rq);
6939
6940         /*
6941          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
6942          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
6943          */
6944         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
6945
6946         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
6947             !this_rq->rd->overload) {
6948                 rcu_read_lock();
6949                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
6950                 if (sd)
6951                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6952                 rcu_read_unlock();
6953
6954                 goto out;
6955         }
6956
6957         /*
6958          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
6959          */
6960         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
6961
6962         update_blocked_averages(this_cpu);
6963         rcu_read_lock();
6964         for_each_domain(this_cpu, sd) {
6965                 int continue_balancing = 1;
6966                 u64 t0, domain_cost;
6967
6968                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6969                         continue;
6970
6971                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
6972                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6973                         break;
6974                 }
6975
6976                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
6977                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
6978
6979                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
6980                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
6981                                                    &continue_balancing);
6982
6983                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
6984                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
6985                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
6986
6987                         curr_cost += domain_cost;
6988                 }
6989
6990                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6991
6992                 /*
6993                  * Stop searching for tasks to pull if there are
6994                  * now runnable tasks on this rq.
6995                  */
6996                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
6997                         break;
6998         }
6999         rcu_read_unlock();
7000
7001         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7002
7003         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7004                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7005
7006         /*
7007          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7008          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7009          * pretend we pulled a task.
7010          */
7011         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7012                 pulled_task = 1;
7013
7014 out:
7015         /* Move the next balance forward */
7016         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7017                 this_rq->next_balance = next_balance;
7018
7019         /* Is there a task of a high priority class? */
7020         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7021                 pulled_task = -1;
7022
7023         if (pulled_task) {
7024                 idle_exit_fair(this_rq);
7025                 this_rq->idle_stamp = 0;
7026         }
7027
7028         return pulled_task;
7029 }
7030
7031 /*
7032  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7033  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7034  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7035  * avoids physical / logical imbalances.
7036  */
7037 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7038 {
7039         struct rq *busiest_rq = data;
7040         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7041         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7042         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7043         struct sched_domain *sd;
7044         struct task_struct *p = NULL;
7045
7046         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7047
7048         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7049         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7050                      !busiest_rq->active_balance))
7051                 goto out_unlock;
7052
7053         /* Is there any task to move? */
7054         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7055                 goto out_unlock;
7056
7057         /*
7058          * This condition is "impossible", if it occurs
7059          * we need to fix it. Originally reported by
7060          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7061          */
7062         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7063
7064         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7065         rcu_read_lock();
7066         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7067                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7068                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7069                                 break;
7070         }
7071
7072         if (likely(sd)) {
7073                 struct lb_env env = {
7074                         .sd             = sd,
7075                         .dst_cpu        = target_cpu,
7076                         .dst_rq         = target_rq,
7077                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7078                         .src_rq         = busiest_rq,
7079                         .idle           = CPU_IDLE,
7080                 };
7081
7082                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7083
7084                 p = detach_one_task(&env);
7085                 if (p)
7086                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7087                 else
7088                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7089         }
7090         rcu_read_unlock();
7091 out_unlock:
7092         busiest_rq->active_balance = 0;
7093         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7094
7095         if (p)
7096                 attach_one_task(target_rq, p);
7097
7098         local_irq_enable();
7099
7100         return 0;
7101 }
7102
7103 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7104 {
7105         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7106 }
7107
7108 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7109 /*
7110  * idle load balancing details
7111  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7112  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7113  *   load balancing for all the idle CPUs.
7114  */
7115 static struct {
7116         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7117         atomic_t nr_cpus;
7118         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7119 } nohz ____cacheline_aligned;
7120
7121 static inline int find_new_ilb(void)
7122 {
7123         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7124
7125         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7126                 return ilb;
7127
7128         return nr_cpu_ids;
7129 }
7130
7131 /*
7132  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7133  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7134  * CPU (if there is one).
7135  */
7136 static void nohz_balancer_kick(void)
7137 {
7138         int ilb_cpu;
7139
7140         nohz.next_balance++;
7141
7142         ilb_cpu = find_new_ilb();
7143
7144         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7145                 return;
7146
7147         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7148                 return;
7149         /*
7150          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7151          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7152          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7153          * will be run before returning from the IPI.
7154          */
7155         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7156         return;
7157 }
7158
7159 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7160 {
7161         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7162                 /*
7163                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7164                  */
7165                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7166                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7167                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7168                 }
7169                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7170         }
7171 }
7172
7173 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7174 {
7175         struct sched_domain *sd;
7176         int cpu = smp_processor_id();
7177
7178         rcu_read_lock();
7179         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7180
7181         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7182                 goto unlock;
7183         sd->nohz_idle = 0;
7184
7185         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7186 unlock:
7187         rcu_read_unlock();
7188 }
7189
7190 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7191 {
7192         struct sched_domain *sd;
7193         int cpu = smp_processor_id();
7194
7195         rcu_read_lock();
7196         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7197
7198         if (!sd || sd->nohz_idle)
7199                 goto unlock;
7200         sd->nohz_idle = 1;
7201
7202         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7203 unlock:
7204         rcu_read_unlock();
7205 }
7206
7207 /*
7208  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7209  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7210  */
7211 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7212 {
7213         /*
7214          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7215          */
7216         if (!cpu_active(cpu))
7217                 return;
7218
7219         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7220                 return;
7221
7222         /*
7223          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7224          */
7225         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7226                 return;
7227
7228         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7229         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7230         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7231 }
7232
7233 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7234                                         unsigned long action, void *hcpu)
7235 {
7236         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7237         case CPU_DYING:
7238                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7239                 return NOTIFY_OK;
7240         default:
7241                 return NOTIFY_DONE;
7242         }
7243 }
7244 #endif
7245
7246 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7247
7248 /*
7249  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7250  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7251  */
7252 void update_max_interval(void)
7253 {
7254         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7255 }
7256
7257 /*
7258  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7259  * and initiates a balancing operation if so.
7260  *
7261  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7262  */
7263 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7264 {
7265         int continue_balancing = 1;
7266         int cpu = rq->cpu;
7267         unsigned long interval;
7268         struct sched_domain *sd;
7269         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7270         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7271         int update_next_balance = 0;
7272         int need_serialize, need_decay = 0;
7273         u64 max_cost = 0;
7274
7275         update_blocked_averages(cpu);
7276
7277         rcu_read_lock();
7278         for_each_domain(cpu, sd) {
7279                 /*
7280                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7281                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7282                  */
7283                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7284                         sd->max_newidle_lb_cost =
7285                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7286                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7287                         need_decay = 1;
7288                 }
7289                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7290
7291                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7292                         continue;
7293
7294                 /*
7295                  * Stop the load balance at this level. There is another
7296                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7297                  * actively.
7298                  */
7299                 if (!continue_balancing) {
7300                         if (need_decay)
7301                                 continue;
7302                         break;
7303                 }
7304
7305                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7306
7307                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7308                 if (need_serialize) {
7309                         if (!spin_trylock(&balancing))
7310                                 goto out;
7311                 }
7312
7313                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7314                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7315                                 /*
7316                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7317                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7318                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7319                                  */
7320                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7321                         }
7322                         sd->last_balance = jiffies;
7323                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7324                 }
7325                 if (need_serialize)
7326                         spin_unlock(&balancing);
7327 out:
7328                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7329                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7330                         update_next_balance = 1;
7331                 }
7332         }
7333         if (need_decay) {
7334                 /*
7335                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7336                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7337                  */
7338                 rq->max_idle_balance_cost =
7339                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7340         }
7341         rcu_read_unlock();
7342
7343         /*
7344          * next_balance will be updated only when there is a need.
7345          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7346          * updated.
7347          */
7348         if (likely(update_next_balance))
7349                 rq->next_balance = next_balance;
7350 }
7351
7352 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7353 /*
7354  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7355  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7356  */
7357 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7358 {
7359         int this_cpu = this_rq->cpu;
7360         struct rq *rq;
7361         int balance_cpu;
7362
7363         if (idle != CPU_IDLE ||
7364             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7365                 goto end;
7366
7367         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7368                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7369                         continue;
7370
7371                 /*
7372                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7373                  * work being done for other cpus. Next load
7374                  * balancing owner will pick it up.
7375                  */
7376                 if (need_resched())
7377                         break;
7378
7379                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7380
7381                 /*
7382                  * If time for next balance is due,
7383                  * do the balance.
7384                  */
7385                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7386                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7387                         update_rq_clock(rq);
7388                         update_idle_cpu_load(rq);
7389                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7390                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7391                 }
7392
7393                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7394                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7395         }
7396         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7397 end:
7398         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7399 }
7400
7401 /*
7402  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7403  * of an idle cpu is the system.
7404  *   - This rq has more than one task.
7405  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
7406  *     busy cpu's exceeding the group's capacity.
7407  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7408  *     domain span are idle.
7409  */
7410 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7411 {
7412         unsigned long now = jiffies;
7413         struct sched_domain *sd;
7414         struct sched_group_capacity *sgc;
7415         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7416
7417         if (unlikely(rq->idle_balance))
7418                 return 0;
7419
7420        /*
7421         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7422         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7423         */
7424         set_cpu_sd_state_busy();
7425         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7426
7427         /*
7428          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7429          * balancing.
7430          */
7431         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7432                 return 0;
7433
7434         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7435                 return 0;
7436
7437         if (rq->nr_running >= 2)
7438                 goto need_kick;
7439
7440         rcu_read_lock();
7441         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7442
7443         if (sd) {
7444                 sgc = sd->groups->sgc;
7445                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7446
7447                 if (nr_busy > 1)
7448                         goto need_kick_unlock;
7449         }
7450
7451         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7452
7453         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7454                                   sched_domain_span(sd)) < cpu))
7455                 goto need_kick_unlock;
7456
7457         rcu_read_unlock();
7458         return 0;
7459
7460 need_kick_unlock:
7461         rcu_read_unlock();
7462 need_kick:
7463         return 1;
7464 }
7465 #else
7466 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7467 #endif
7468
7469 /*
7470  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7471  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7472  */
7473 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7474 {
7475         struct rq *this_rq = this_rq();
7476         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7477                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7478
7479         rebalance_domains(this_rq, idle);
7480
7481         /*
7482          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7483          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7484          * stopped.
7485          */
7486         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7487 }
7488
7489 /*
7490  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7491  */
7492 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7493 {
7494         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7495         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7496                 return;
7497
7498         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7499                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7500 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7501         if (nohz_kick_needed(rq))
7502                 nohz_balancer_kick();
7503 #endif
7504 }
7505
7506 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7507 {
7508         update_sysctl();
7509
7510         update_runtime_enabled(rq);
7511 }
7512
7513 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7514 {
7515         update_sysctl();
7516
7517         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7518         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7519 }
7520
7521 #endif /* CONFIG_SMP */
7522
7523 /*
7524  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7525  */
7526 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7527 {
7528         struct cfs_rq *cfs_rq;
7529         struct sched_entity *se = &curr->se;
7530
7531         for_each_sched_entity(se) {
7532                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7533                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7534         }
7535
7536         if (numabalancing_enabled)
7537                 task_tick_numa(rq, curr);
7538
7539         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
7540 }
7541
7542 /*
7543  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7544  *  - child not yet on the tasklist
7545  *  - preemption disabled
7546  */
7547 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7548 {
7549         struct cfs_rq *cfs_rq;
7550         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7551         int this_cpu = smp_processor_id();
7552         struct rq *rq = this_rq();
7553         unsigned long flags;
7554
7555         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7556
7557         update_rq_clock(rq);
7558
7559         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7560         curr = cfs_rq->curr;
7561
7562         /*
7563          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7564          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7565          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7566          * of child point to valid ones.
7567          */
7568         rcu_read_lock();
7569         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7570         rcu_read_unlock();
7571
7572         update_curr(cfs_rq);
7573
7574         if (curr)
7575                 se->vruntime = curr->vruntime;
7576         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7577
7578         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7579                 /*
7580                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7581                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7582                  */
7583                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7584                 resched_curr(rq);
7585         }
7586
7587         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7588
7589         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7590 }
7591
7592 /*
7593  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7594  * the current task.
7595  */
7596 static void
7597 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7598 {
7599         if (!task_on_rq_queued(p))
7600                 return;
7601
7602         /*
7603          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7604          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7605          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7606          */
7607         if (rq->curr == p) {
7608                 if (p->prio > oldprio)
7609                         resched_curr(rq);
7610         } else
7611                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7612 }
7613
7614 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7615 {
7616         struct sched_entity *se = &p->se;
7617         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7618
7619         /*
7620          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
7621          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7622          * do the right thing.
7623          *
7624          * If it's queued, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7625          * have normalized the vruntime, if it's !queued, then only when
7626          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7627          */
7628         if (!task_on_rq_queued(p) && p->state != TASK_RUNNING) {
7629                 /*
7630                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7631                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7632                  */
7633                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7634                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7635         }
7636
7637 #ifdef CONFIG_SMP
7638         /*
7639         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
7640         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
7641         * switch back.
7642         */
7643         if (se->avg.decay_count) {
7644                 __synchronize_entity_decay(se);
7645                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
7646         }
7647 #endif
7648 }
7649
7650 /*
7651  * We switched to the sched_fair class.
7652  */
7653 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7654 {
7655 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7656         struct sched_entity *se = &p->se;
7657         /*
7658          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7659          * class maintain depth value), reset depth properly.
7660          */
7661         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7662 #endif
7663         if (!task_on_rq_queued(p))
7664                 return;
7665
7666         /*
7667          * We were most likely switched from sched_rt, so
7668          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7669          * if we can still preempt the current task.
7670          */
7671         if (rq->curr == p)
7672                 resched_curr(rq);
7673         else
7674                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7675 }
7676
7677 /* Account for a task changing its policy or group.
7678  *
7679  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7680  * migrates between groups/classes.
7681  */
7682 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7683 {
7684         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7685
7686         for_each_sched_entity(se) {
7687                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7688
7689                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7690                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7691                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7692         }
7693 }
7694
7695 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7696 {
7697         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7698         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7699 #ifndef CONFIG_64BIT
7700         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7701 #endif
7702 #ifdef CONFIG_SMP
7703         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7704         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7705 #endif
7706 }
7707
7708 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7709 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
7710 {
7711         struct sched_entity *se = &p->se;
7712         struct cfs_rq *cfs_rq;
7713
7714         /*
7715          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7716          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7717          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7718          * bonus in place_entity()).
7719          *
7720          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7721          * ->vruntime to a relative base.
7722          *
7723          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7724          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7725          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7726          */
7727         /*
7728          * When !queued, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7729          * But there are some cases where it has already been normalized:
7730          *
7731          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7732          *   wake_up_new_task().
7733          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7734          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7735          *
7736          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7737          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7738          */
7739         if (!queued && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7740                 queued = 1;
7741
7742         if (!queued)
7743                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
7744         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7745         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7746         if (!queued) {
7747                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7748                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7749 #ifdef CONFIG_SMP
7750                 /*
7751                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7752                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7753                  * decay.
7754                  */
7755                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7756                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
7757 #endif
7758         }
7759 }
7760
7761 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7762 {
7763         int i;
7764
7765         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7766
7767         for_each_possible_cpu(i) {
7768                 if (tg->cfs_rq)
7769                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
7770                 if (tg->se)
7771                         kfree(tg->se[i]);
7772         }
7773
7774         kfree(tg->cfs_rq);
7775         kfree(tg->se);
7776 }
7777
7778 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7779 {
7780         struct cfs_rq *cfs_rq;
7781         struct sched_entity *se;
7782         int i;
7783
7784         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7785         if (!tg->cfs_rq)
7786                 goto err;
7787         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7788         if (!tg->se)
7789                 goto err;
7790
7791         tg->shares = NICE_0_LOAD;
7792
7793         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7794
7795         for_each_possible_cpu(i) {
7796                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
7797                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7798                 if (!cfs_rq)
7799                         goto err;
7800
7801                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
7802                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7803                 if (!se)
7804                         goto err_free_rq;
7805
7806                 init_cfs_rq(cfs_rq);
7807                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
7808         }
7809
7810         return 1;
7811
7812 err_free_rq:
7813         kfree(cfs_rq);
7814 err:
7815         return 0;
7816 }
7817
7818 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
7819 {
7820         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7821         unsigned long flags;
7822
7823         /*
7824         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
7825         * check on_list without danger of it being re-added.
7826         */
7827         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
7828                 return;
7829
7830         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7831         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
7832         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7833 }
7834
7835 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
7836                         struct sched_entity *se, int cpu,
7837                         struct sched_entity *parent)
7838 {
7839         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7840
7841         cfs_rq->tg = tg;
7842         cfs_rq->rq = rq;
7843         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
7844
7845         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
7846         tg->se[cpu] = se;
7847
7848         /* se could be NULL for root_task_group */
7849         if (!se)
7850                 return;
7851
7852         if (!parent) {
7853                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
7854                 se->depth = 0;
7855         } else {
7856                 se->cfs_rq = parent->my_q;
7857                 se->depth = parent->depth + 1;
7858         }
7859
7860         se->my_q = cfs_rq;
7861         /* guarantee group entities always have weight */
7862         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
7863         se->parent = parent;
7864 }
7865
7866 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
7867
7868 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
7869 {
7870         int i;
7871         unsigned long flags;
7872
7873         /*
7874          * We can't change the weight of the root cgroup.
7875          */
7876         if (!tg->se[0])
7877                 return -EINVAL;
7878
7879         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
7880
7881         mutex_lock(&shares_mutex);
7882         if (tg->shares == shares)
7883                 goto done;
7884
7885         tg->shares = shares;
7886         for_each_possible_cpu(i) {
7887                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7888                 struct sched_entity *se;
7889
7890                 se = tg->se[i];
7891                 /* Propagate contribution to hierarchy */
7892                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7893
7894                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
7895                 update_rq_clock(rq);
7896                 for_each_sched_entity(se)
7897                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
7898                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7899         }
7900
7901 done:
7902         mutex_unlock(&shares_mutex);
7903         return 0;
7904 }
7905 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7906
7907 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
7908
7909 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7910 {
7911         return 1;
7912 }
7913
7914 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
7915
7916 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7917
7918
7919 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
7920 {
7921         struct sched_entity *se = &task->se;
7922         unsigned int rr_interval = 0;
7923
7924         /*
7925          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
7926          * idle runqueue:
7927          */
7928         if (rq->cfs.load.weight)
7929                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
7930
7931         return rr_interval;
7932 }
7933
7934 /*
7935  * All the scheduling class methods:
7936  */
7937 const struct sched_class fair_sched_class = {
7938         .next                   = &idle_sched_class,
7939         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
7940         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
7941         .yield_task             = yield_task_fair,
7942         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
7943
7944         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
7945
7946         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
7947         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
7948
7949 #ifdef CONFIG_SMP
7950         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
7951         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
7952
7953         .rq_online              = rq_online_fair,
7954         .rq_offline             = rq_offline_fair,
7955
7956         .task_waking            = task_waking_fair,
7957 #endif
7958
7959         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
7960         .task_tick              = task_tick_fair,
7961         .task_fork              = task_fork_fair,
7962
7963         .prio_changed           = prio_changed_fair,
7964         .switched_from          = switched_from_fair,
7965         .switched_to            = switched_to_fair,
7966
7967         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
7968
7969 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7970         .task_move_group        = task_move_group_fair,
7971 #endif
7972 };
7973
7974 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7975 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
7976 {
7977         struct cfs_rq *cfs_rq;
7978
7979         rcu_read_lock();
7980         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
7981                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
7982         rcu_read_unlock();
7983 }
7984 #endif
7985
7986 __init void init_sched_fair_class(void)
7987 {
7988 #ifdef CONFIG_SMP
7989         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
7990
7991 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7992         nohz.next_balance = jiffies;
7993         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
7994         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
7995 #endif
7996 #endif /* SMP */
7997
7998 }