Revert "ARM64: sched: fix bug: avoid infinite loop"
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37 #include "tune.h"
38
39 /*
40  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
41  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  */
51 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
53
54 /*
55  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
56  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
57  *
58  * Options are:
59  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
61  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
62  */
63 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
64         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
65
66 /*
67  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
68  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
69  */
70 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
72
73 /*
74  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
75  */
76 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
77
78 /*
79  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
80  * parent will (try to) run first.
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
83
84 /*
85  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
86  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
87  *
88  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
89  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
90  * have immediate wakeup/sleep latencies.
91  */
92 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
94
95 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
96
97 /*
98  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
99  * distribution.
100  * (default: 10msec)
101  */
102 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
103
104 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
105 /*
106  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
107  * each time a cfs_rq requests quota.
108  *
109  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
110  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
111  * we will always only issue the remaining available time.
112  *
113  * default: 5 msec, units: microseconds
114   */
115 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
116 #endif
117
118 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
119 {
120         lw->weight += inc;
121         lw->inv_weight = 0;
122 }
123
124 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
125 {
126         lw->weight -= dec;
127         lw->inv_weight = 0;
128 }
129
130 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
131 {
132         lw->weight = w;
133         lw->inv_weight = 0;
134 }
135
136 /*
137  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
138  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
139  * to users decreases. But the relationship is not linear,
140  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
141  * number of CPUs.
142  *
143  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
144  */
145 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
146 {
147         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
148         unsigned int factor;
149
150         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
151         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
152                 factor = 1;
153                 break;
154         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
155                 factor = cpus;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
158         default:
159                 factor = 1 + ilog2(cpus);
160                 break;
161         }
162
163         return factor;
164 }
165
166 static void update_sysctl(void)
167 {
168         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
169
170 #define SET_SYSCTL(name) \
171         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
172         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
173         SET_SYSCTL(sched_latency);
174         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
175 #undef SET_SYSCTL
176 }
177
178 void sched_init_granularity(void)
179 {
180         update_sysctl();
181 }
182
183 #define WMULT_CONST     (~0U)
184 #define WMULT_SHIFT     32
185
186 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
187 {
188         unsigned long w;
189
190         if (likely(lw->inv_weight))
191                 return;
192
193         w = scale_load_down(lw->weight);
194
195         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
196                 lw->inv_weight = 1;
197         else if (unlikely(!w))
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
199         else
200                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
201 }
202
203 /*
204  * delta_exec * weight / lw.weight
205  *   OR
206  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
207  *
208  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
209  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
210  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
211  *
212  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
213  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
214  */
215 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
216 {
217         u64 fact = scale_load_down(weight);
218         int shift = WMULT_SHIFT;
219
220         __update_inv_weight(lw);
221
222         if (unlikely(fact >> 32)) {
223                 while (fact >> 32) {
224                         fact >>= 1;
225                         shift--;
226                 }
227         }
228
229         /* hint to use a 32x32->64 mul */
230         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
231
232         while (fact >> 32) {
233                 fact >>= 1;
234                 shift--;
235         }
236
237         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
238 }
239
240
241 const struct sched_class fair_sched_class;
242
243 /**************************************************************
244  * CFS operations on generic schedulable entities:
245  */
246
247 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
248
249 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
250 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
251 {
252         return cfs_rq->rq;
253 }
254
255 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
256 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
261         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
262 #endif
263         return container_of(se, struct task_struct, se);
264 }
265
266 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
267 #define for_each_sched_entity(se) \
268                 for (; se; se = se->parent)
269
270 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
271 {
272         return p->se.cfs_rq;
273 }
274
275 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
276 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
277 {
278         return se->cfs_rq;
279 }
280
281 /* runqueue "owned" by this group */
282 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
283 {
284         return grp->my_q;
285 }
286
287 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
288 {
289         if (!cfs_rq->on_list) {
290                 /*
291                  * Ensure we either appear before our parent (if already
292                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
293                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
294                  * reduces this to two cases.
295                  */
296                 if (cfs_rq->tg->parent &&
297                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
298                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
299                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
300                 } else {
301                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
302                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
303                 }
304
305                 cfs_rq->on_list = 1;
306         }
307 }
308
309 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
310 {
311         if (cfs_rq->on_list) {
312                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
313                 cfs_rq->on_list = 0;
314         }
315 }
316
317 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
318 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
319         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
320
321 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
322 static inline struct cfs_rq *
323 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
324 {
325         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
326                 return se->cfs_rq;
327
328         return NULL;
329 }
330
331 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
332 {
333         return se->parent;
334 }
335
336 static void
337 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
338 {
339         int se_depth, pse_depth;
340
341         /*
342          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
343          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
344          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
345          * parent.
346          */
347
348         /* First walk up until both entities are at same depth */
349         se_depth = (*se)->depth;
350         pse_depth = (*pse)->depth;
351
352         while (se_depth > pse_depth) {
353                 se_depth--;
354                 *se = parent_entity(*se);
355         }
356
357         while (pse_depth > se_depth) {
358                 pse_depth--;
359                 *pse = parent_entity(*pse);
360         }
361
362         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
363                 *se = parent_entity(*se);
364                 *pse = parent_entity(*pse);
365         }
366 }
367
368 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
369
370 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
371 {
372         return container_of(se, struct task_struct, se);
373 }
374
375 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
376 {
377         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
378 }
379
380 #define entity_is_task(se)      1
381
382 #define for_each_sched_entity(se) \
383                 for (; se; se = NULL)
384
385 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
386 {
387         return &task_rq(p)->cfs;
388 }
389
390 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
391 {
392         struct task_struct *p = task_of(se);
393         struct rq *rq = task_rq(p);
394
395         return &rq->cfs;
396 }
397
398 /* runqueue "owned" by this group */
399 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
400 {
401         return NULL;
402 }
403
404 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
405 {
406 }
407
408 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
413                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
414
415 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
416 {
417         return NULL;
418 }
419
420 static inline void
421 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
422 {
423 }
424
425 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
426
427 static __always_inline
428 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
429
430 /**************************************************************
431  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
432  */
433
434 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
435 {
436         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
437         if (delta > 0)
438                 max_vruntime = vruntime;
439
440         return max_vruntime;
441 }
442
443 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
444 {
445         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
446         if (delta < 0)
447                 min_vruntime = vruntime;
448
449         return min_vruntime;
450 }
451
452 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
453                                 struct sched_entity *b)
454 {
455         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
456 }
457
458 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
459 {
460         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
461
462         if (cfs_rq->curr)
463                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
464
465         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
466                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
467                                                    struct sched_entity,
468                                                    run_node);
469
470                 if (!cfs_rq->curr)
471                         vruntime = se->vruntime;
472                 else
473                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
474         }
475
476         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
477         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
478 #ifndef CONFIG_64BIT
479         smp_wmb();
480         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
481 #endif
482 }
483
484 /*
485  * Enqueue an entity into the rb-tree:
486  */
487 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
488 {
489         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
490         struct rb_node *parent = NULL;
491         struct sched_entity *entry;
492         int leftmost = 1;
493
494         /*
495          * Find the right place in the rbtree:
496          */
497         while (*link) {
498                 parent = *link;
499                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
500                 /*
501                  * We dont care about collisions. Nodes with
502                  * the same key stay together.
503                  */
504                 if (entity_before(se, entry)) {
505                         link = &parent->rb_left;
506                 } else {
507                         link = &parent->rb_right;
508                         leftmost = 0;
509                 }
510         }
511
512         /*
513          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
514          * used):
515          */
516         if (leftmost)
517                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
518
519         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
520         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
521 }
522
523 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
524 {
525         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
526                 struct rb_node *next_node;
527
528                 next_node = rb_next(&se->run_node);
529                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
530         }
531
532         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
533 }
534
535 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
536 {
537         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
538
539         if (!left)
540                 return NULL;
541
542         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
543 }
544
545 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
546 {
547         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
548
549         if (!next)
550                 return NULL;
551
552         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
553 }
554
555 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
556 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
557 {
558         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
559
560         if (!last)
561                 return NULL;
562
563         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
564 }
565
566 /**************************************************************
567  * Scheduling class statistics methods:
568  */
569
570 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
571                 void __user *buffer, size_t *lenp,
572                 loff_t *ppos)
573 {
574         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
575         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
576
577         if (ret || !write)
578                 return ret;
579
580         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
581                                         sysctl_sched_min_granularity);
582
583 #define WRT_SYSCTL(name) \
584         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
585         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
586         WRT_SYSCTL(sched_latency);
587         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
588 #undef WRT_SYSCTL
589
590         return 0;
591 }
592 #endif
593
594 /*
595  * delta /= w
596  */
597 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
598 {
599         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
600                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
601
602         return delta;
603 }
604
605 /*
606  * The idea is to set a period in which each task runs once.
607  *
608  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
609  * this period because otherwise the slices get too small.
610  *
611  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
612  */
613 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
614 {
615         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
616                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
617         else
618                 return sysctl_sched_latency;
619 }
620
621 /*
622  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
623  * proportional to the weight.
624  *
625  * s = p*P[w/rw]
626  */
627 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
628 {
629         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
630
631         for_each_sched_entity(se) {
632                 struct load_weight *load;
633                 struct load_weight lw;
634
635                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
636                 load = &cfs_rq->load;
637
638                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
639                         lw = cfs_rq->load;
640
641                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
642                         load = &lw;
643                 }
644                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
645         }
646         return slice;
647 }
648
649 /*
650  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
651  *
652  * vs = s/w
653  */
654 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
655 {
656         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
657 }
658
659 #ifdef CONFIG_SMP
660 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
661 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
662
663 /*
664  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
665  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
666  * dependent on this value.
667  */
668 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
669 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
670 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
671
672 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
673 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
674 {
675         struct sched_avg *sa = &se->avg;
676
677         sa->last_update_time = 0;
678         /*
679          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
680          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
681          * will definitely be update (after enqueue).
682          */
683         sa->period_contrib = 1023;
684         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
685         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
686         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
687         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
688         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
689 }
690
691 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
692 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
693 #else
694 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
695 {
696 }
697 #endif
698
699 /*
700  * Update the current task's runtime statistics.
701  */
702 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
703 {
704         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
705         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
706         u64 delta_exec;
707
708         if (unlikely(!curr))
709                 return;
710
711         delta_exec = now - curr->exec_start;
712         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
713                 return;
714
715         curr->exec_start = now;
716
717         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
718                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
719
720         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
721         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
722
723         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
724         update_min_vruntime(cfs_rq);
725
726         if (entity_is_task(curr)) {
727                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
728
729                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
730                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
731                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
732         }
733
734         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
735 }
736
737 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
738 {
739         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
740 }
741
742 static inline void
743 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
744 {
745         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
746 }
747
748 /*
749  * Task is being enqueued - update stats:
750  */
751 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
752 {
753         /*
754          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
755          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
756          */
757         if (se != cfs_rq->curr)
758                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
759 }
760
761 static void
762 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
763 {
764         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
766         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
767         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
768                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
769 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
770         if (entity_is_task(se)) {
771                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
772                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
773         }
774 #endif
775         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
776 }
777
778 static inline void
779 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
780 {
781         /*
782          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
783          * waiting task:
784          */
785         if (se != cfs_rq->curr)
786                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
787 }
788
789 /*
790  * We are picking a new current task - update its stats:
791  */
792 static inline void
793 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
794 {
795         /*
796          * We are starting a new run period:
797          */
798         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
799 }
800
801 /**************************************************
802  * Scheduling class queueing methods:
803  */
804
805 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
806 /*
807  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
808  * calculated based on the tasks virtual memory size and
809  * numa_balancing_scan_size.
810  */
811 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
812 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
813
814 /* Portion of address space to scan in MB */
815 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
816
817 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
818 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
819
820 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
821 {
822         unsigned long rss = 0;
823         unsigned long nr_scan_pages;
824
825         /*
826          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
827          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
828          * on resident pages
829          */
830         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
831         rss = get_mm_rss(p->mm);
832         if (!rss)
833                 rss = nr_scan_pages;
834
835         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
836         return rss / nr_scan_pages;
837 }
838
839 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
840 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
841
842 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
843 {
844         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
845         unsigned int scan, floor;
846         unsigned int windows = 1;
847
848         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
849                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
850         floor = 1000 / windows;
851
852         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
853         return max_t(unsigned int, floor, scan);
854 }
855
856 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
857 {
858         unsigned int smin = task_scan_min(p);
859         unsigned int smax;
860
861         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
862         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
863         return max(smin, smax);
864 }
865
866 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
867 {
868         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
869         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
870 }
871
872 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
873 {
874         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
875         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
876 }
877
878 struct numa_group {
879         atomic_t refcount;
880
881         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
882         int nr_tasks;
883         pid_t gid;
884
885         struct rcu_head rcu;
886         nodemask_t active_nodes;
887         unsigned long total_faults;
888         /*
889          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
890          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
891          * more by CPU use than by memory faults.
892          */
893         unsigned long *faults_cpu;
894         unsigned long faults[0];
895 };
896
897 /* Shared or private faults. */
898 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
899
900 /* Memory and CPU locality */
901 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
902
903 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
904 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
905
906 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
907 {
908         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
909 }
910
911 /*
912  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
913  * occupy the first half of the array. The second half of the
914  * array is for current counters, which are averaged into the
915  * first set by task_numa_placement.
916  */
917 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
918 {
919         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
920 }
921
922 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
923 {
924         if (!p->numa_faults)
925                 return 0;
926
927         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
928                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
929 }
930
931 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
932 {
933         if (!p->numa_group)
934                 return 0;
935
936         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
937                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
938 }
939
940 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
941 {
942         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
943                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
944 }
945
946 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
947 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
948                                         int maxdist, bool task)
949 {
950         unsigned long score = 0;
951         int node;
952
953         /*
954          * All nodes are directly connected, and the same distance
955          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
956          */
957         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
958                 return 0;
959
960         /*
961          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
962          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
963          */
964         for_each_online_node(node) {
965                 unsigned long faults;
966                 int dist = node_distance(nid, node);
967
968                 /*
969                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
970                  * for placement; nid was already counted.
971                  */
972                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
973                         continue;
974
975                 /*
976                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
977                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
978                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
979                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
980                  * of each group. Skip other nodes.
981                  */
982                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
983                                         dist > maxdist)
984                         continue;
985
986                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
987                 if (task)
988                         faults = task_faults(p, node);
989                 else
990                         faults = group_faults(p, node);
991
992                 /*
993                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
994                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
995                  * directly connected bounce traffic through intermediate
996                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
997                  * The further away a node is, the less the faults count.
998                  * This seems to result in good task placement.
999                  */
1000                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1001                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1002                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1003                 }
1004
1005                 score += faults;
1006         }
1007
1008         return score;
1009 }
1010
1011 /*
1012  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1013  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1014  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1015  * evenly spread out between numa nodes.
1016  */
1017 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1018                                         int dist)
1019 {
1020         unsigned long faults, total_faults;
1021
1022         if (!p->numa_faults)
1023                 return 0;
1024
1025         total_faults = p->total_numa_faults;
1026
1027         if (!total_faults)
1028                 return 0;
1029
1030         faults = task_faults(p, nid);
1031         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1032
1033         return 1000 * faults / total_faults;
1034 }
1035
1036 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1037                                          int dist)
1038 {
1039         unsigned long faults, total_faults;
1040
1041         if (!p->numa_group)
1042                 return 0;
1043
1044         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1045
1046         if (!total_faults)
1047                 return 0;
1048
1049         faults = group_faults(p, nid);
1050         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1051
1052         return 1000 * faults / total_faults;
1053 }
1054
1055 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1056                                 int src_nid, int dst_cpu)
1057 {
1058         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1059         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1060         int last_cpupid, this_cpupid;
1061
1062         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1063
1064         /*
1065          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1066          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1067          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1068          *
1069          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1070          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1071          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1072          *
1073          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1074          * same result twice in a row, given these samples are fully
1075          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1076          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1077          *
1078          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1079          * act on an unlikely task<->page relation.
1080          */
1081         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1082         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1083                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1084                 return false;
1085
1086         /* Always allow migrate on private faults */
1087         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1088                 return true;
1089
1090         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1091         if (!ng)
1092                 return true;
1093
1094         /*
1095          * Do not migrate if the destination is not a node that
1096          * is actively used by this numa group.
1097          */
1098         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1099                 return false;
1100
1101         /*
1102          * Source is a node that is not actively used by this
1103          * numa group, while the destination is. Migrate.
1104          */
1105         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1106                 return true;
1107
1108         /*
1109          * Both source and destination are nodes in active
1110          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1111          * by migrating from more heavily used groups, to less
1112          * heavily used ones, spreading the load around.
1113          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1114          */
1115         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1116 }
1117
1118 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1119 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1120 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1121 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1122 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1123
1124 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1125 struct numa_stats {
1126         unsigned long nr_running;
1127         unsigned long load;
1128
1129         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1130         unsigned long compute_capacity;
1131
1132         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1133         unsigned long task_capacity;
1134         int has_free_capacity;
1135 };
1136
1137 /*
1138  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1139  */
1140 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1141 {
1142         int smt, cpu, cpus = 0;
1143         unsigned long capacity;
1144
1145         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1146         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1147                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1148
1149                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1150                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1151                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1152
1153                 cpus++;
1154         }
1155
1156         /*
1157          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1158          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1159          * not find this node attractive.
1160          *
1161          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1162          * imbalance and bail there.
1163          */
1164         if (!cpus)
1165                 return;
1166
1167         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1168         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1169         capacity = cpus / smt; /* cores */
1170
1171         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1172                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1173         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1174 }
1175
1176 struct task_numa_env {
1177         struct task_struct *p;
1178
1179         int src_cpu, src_nid;
1180         int dst_cpu, dst_nid;
1181
1182         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1183
1184         int imbalance_pct;
1185         int dist;
1186
1187         struct task_struct *best_task;
1188         long best_imp;
1189         int best_cpu;
1190 };
1191
1192 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1193                              struct task_struct *p, long imp)
1194 {
1195         if (env->best_task)
1196                 put_task_struct(env->best_task);
1197         if (p)
1198                 get_task_struct(p);
1199
1200         env->best_task = p;
1201         env->best_imp = imp;
1202         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1203 }
1204
1205 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1206                                 struct task_numa_env *env)
1207 {
1208         long imb, old_imb;
1209         long orig_src_load, orig_dst_load;
1210         long src_capacity, dst_capacity;
1211
1212         /*
1213          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1214          *
1215          * src_load        dst_load
1216          * ------------ vs ---------
1217          * src_capacity    dst_capacity
1218          */
1219         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1220         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1221
1222         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1223         if (dst_load < src_load)
1224                 swap(dst_load, src_load);
1225
1226         /* Is the difference below the threshold? */
1227         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1228               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1229         if (imb <= 0)
1230                 return false;
1231
1232         /*
1233          * The imbalance is above the allowed threshold.
1234          * Compare it with the old imbalance.
1235          */
1236         orig_src_load = env->src_stats.load;
1237         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1238
1239         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1240                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1241
1242         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1243                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1244
1245         /* Would this change make things worse? */
1246         return (imb > old_imb);
1247 }
1248
1249 /*
1250  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1251  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1252  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1253  * be exchanged with the source task
1254  */
1255 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1256                               long taskimp, long groupimp)
1257 {
1258         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1259         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1260         struct task_struct *cur;
1261         long src_load, dst_load;
1262         long load;
1263         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1264         long moveimp = imp;
1265         int dist = env->dist;
1266
1267         rcu_read_lock();
1268
1269         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1270         cur = dst_rq->curr;
1271         /*
1272          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1273          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1274          * is safe under RCU read lock.
1275          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1276          * put_task_struct() after the last schedule().
1277          */
1278         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1279                 cur = NULL;
1280         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1281
1282         /*
1283          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1284          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1285          */
1286         if (cur == env->p)
1287                 goto unlock;
1288
1289         /*
1290          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1291          * source and destination node. Calculate the total differential for
1292          * the source task and potential destination task. The more negative
1293          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1294          * be incurred if the tasks were swapped.
1295          */
1296         if (cur) {
1297                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1298                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1299                         goto unlock;
1300
1301                 /*
1302                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1303                  * in any group then look only at task weights.
1304                  */
1305                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1306                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1307                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1308                         /*
1309                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1310                          * tasks within a group over tiny differences.
1311                          */
1312                         if (cur->numa_group)
1313                                 imp -= imp/16;
1314                 } else {
1315                         /*
1316                          * Compare the group weights. If a task is all by
1317                          * itself (not part of a group), use the task weight
1318                          * instead.
1319                          */
1320                         if (cur->numa_group)
1321                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1322                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1323                         else
1324                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1325                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1326                 }
1327         }
1328
1329         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1330                 goto unlock;
1331
1332         if (!cur) {
1333                 /* Is there capacity at our destination? */
1334                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1335                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1336                         goto unlock;
1337
1338                 goto balance;
1339         }
1340
1341         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1342         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1343                         dst_rq->nr_running == 1)
1344                 goto assign;
1345
1346         /*
1347          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1348          */
1349 balance:
1350         load = task_h_load(env->p);
1351         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1352         src_load = env->src_stats.load - load;
1353
1354         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1355                 /*
1356                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1357                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1358                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1359                  * so an actually idle CPU will win.
1360                  */
1361                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1362                         imp = moveimp - 1;
1363                         cur = NULL;
1364                         goto assign;
1365                 }
1366         }
1367
1368         if (imp <= env->best_imp)
1369                 goto unlock;
1370
1371         if (cur) {
1372                 load = task_h_load(cur);
1373                 dst_load -= load;
1374                 src_load += load;
1375         }
1376
1377         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1378                 goto unlock;
1379
1380         /*
1381          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1382          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1383          */
1384         if (!cur)
1385                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1386
1387 assign:
1388         task_numa_assign(env, cur, imp);
1389 unlock:
1390         rcu_read_unlock();
1391 }
1392
1393 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1394                                 long taskimp, long groupimp)
1395 {
1396         int cpu;
1397
1398         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1399                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1400                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1401                         continue;
1402
1403                 env->dst_cpu = cpu;
1404                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1405         }
1406 }
1407
1408 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1409 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1410 {
1411         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1412         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1413
1414         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1415                 return false;
1416
1417         /*
1418          * Only consider a task move if the source has a higher load
1419          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1420          *
1421          *      src->load                dst->load
1422          * --------------------- vs ---------------------
1423          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1424          */
1425         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1426
1427             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1428                 return true;
1429
1430         return false;
1431 }
1432
1433 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1434 {
1435         struct task_numa_env env = {
1436                 .p = p,
1437
1438                 .src_cpu = task_cpu(p),
1439                 .src_nid = task_node(p),
1440
1441                 .imbalance_pct = 112,
1442
1443                 .best_task = NULL,
1444                 .best_imp = 0,
1445                 .best_cpu = -1
1446         };
1447         struct sched_domain *sd;
1448         unsigned long taskweight, groupweight;
1449         int nid, ret, dist;
1450         long taskimp, groupimp;
1451
1452         /*
1453          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1454          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1455          *
1456          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1457          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1458          * to satisfy here.
1459          */
1460         rcu_read_lock();
1461         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1462         if (sd)
1463                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1464         rcu_read_unlock();
1465
1466         /*
1467          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1468          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1469          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1470          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1471          */
1472         if (unlikely(!sd)) {
1473                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1474                 return -EINVAL;
1475         }
1476
1477         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1478         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1479         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1480         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1481         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1482         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1483         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1484         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1485
1486         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1487         if (numa_has_capacity(&env))
1488                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1489
1490         /*
1491          * Look at other nodes in these cases:
1492          * - there is no space available on the preferred_nid
1493          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1494          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1495          *   we need to check other locations.
1496          */
1497         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1498                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1499                 for_each_online_node(nid) {
1500                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1501                                 continue;
1502
1503                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1504                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1505                                                 dist != env.dist) {
1506                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1507                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1508                         }
1509
1510                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1511                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1512                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1513                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1514                                 continue;
1515
1516                         env.dist = dist;
1517                         env.dst_nid = nid;
1518                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1519                         if (numa_has_capacity(&env))
1520                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1521                 }
1522         }
1523
1524         /*
1525          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1526          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1527          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1528          * settle down.
1529          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1530          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1531          */
1532         if (p->numa_group) {
1533                 if (env.best_cpu == -1)
1534                         nid = env.src_nid;
1535                 else
1536                         nid = env.dst_nid;
1537
1538                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1539                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1540         }
1541
1542         /* No better CPU than the current one was found. */
1543         if (env.best_cpu == -1)
1544                 return -EAGAIN;
1545
1546         /*
1547          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1548          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1549          */
1550         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1551
1552         if (env.best_task == NULL) {
1553                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1554                 if (ret != 0)
1555                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1556                 return ret;
1557         }
1558
1559         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1560         if (ret != 0)
1561                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1562         put_task_struct(env.best_task);
1563         return ret;
1564 }
1565
1566 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1567 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1568 {
1569         unsigned long interval = HZ;
1570
1571         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1572         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1573                 return;
1574
1575         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1576         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1577         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1578
1579         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1580         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1581                 return;
1582
1583         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1584         task_numa_migrate(p);
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1589  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1590  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1591  * located.
1592  *
1593  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1594  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1595  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1596  * only removed when they drop below 3/16.
1597  */
1598 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1599 {
1600         unsigned long faults, max_faults = 0;
1601         int nid;
1602
1603         for_each_online_node(nid) {
1604                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1605                 if (faults > max_faults)
1606                         max_faults = faults;
1607         }
1608
1609         for_each_online_node(nid) {
1610                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1611                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1612                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1613                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1614                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1615                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1616         }
1617 }
1618
1619 /*
1620  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1621  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1622  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1623  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1624  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1625  */
1626 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1627 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1628
1629 /*
1630  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1631  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1632  * the page accesses are shared with other processes.
1633  * Otherwise, decrease the scan period.
1634  */
1635 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1636                         unsigned long shared, unsigned long private)
1637 {
1638         unsigned int period_slot;
1639         int ratio;
1640         int diff;
1641
1642         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1643         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1644
1645         /*
1646          * If there were no record hinting faults then either the task is
1647          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1648          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1649          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1650          * node is overloaded. In either case, scan slower
1651          */
1652         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1653                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1654                         p->numa_scan_period << 1);
1655
1656                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1657                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1658
1659                 return;
1660         }
1661
1662         /*
1663          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1664          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1665          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1666          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1667          */
1668         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1669         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1670         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1671                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1672                 if (!slot)
1673                         slot = 1;
1674                 diff = slot * period_slot;
1675         } else {
1676                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1677
1678                 /*
1679                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1680                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1681                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1682                  * speaking the intent is that there is little point
1683                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1684                  * simply bounce migrations uselessly
1685                  */
1686                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1687                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1688         }
1689
1690         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1691                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1692         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1693 }
1694
1695 /*
1696  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1697  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1698  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1699  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1700  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1701  */
1702 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1703 {
1704         u64 runtime, delta, now;
1705         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1706         now = p->se.exec_start;
1707         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1708
1709         if (p->last_task_numa_placement) {
1710                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1711                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1712         } else {
1713                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1714                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1715         }
1716
1717         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1718         p->last_task_numa_placement = now;
1719
1720         return delta;
1721 }
1722
1723 /*
1724  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1725  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1726  * otherwise workloads might not converge.
1727  */
1728 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1729 {
1730         nodemask_t nodes;
1731         int dist;
1732
1733         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1734         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1735                 return nid;
1736
1737         /*
1738          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1739          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1740          * both the node itself, and on nearby nodes.
1741          */
1742         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1743                 unsigned long score, max_score = 0;
1744                 int node, max_node = nid;
1745
1746                 dist = sched_max_numa_distance;
1747
1748                 for_each_online_node(node) {
1749                         score = group_weight(p, node, dist);
1750                         if (score > max_score) {
1751                                 max_score = score;
1752                                 max_node = node;
1753                         }
1754                 }
1755                 return max_node;
1756         }
1757
1758         /*
1759          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1760          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1761          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1762          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1763          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1764          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1765          * keep the complexity of the search down.
1766          */
1767         nodes = node_online_map;
1768         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1769                 unsigned long max_faults = 0;
1770                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1771                 int a, b;
1772
1773                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1774                 if (!find_numa_distance(dist))
1775                         continue;
1776
1777                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1778                         unsigned long faults = 0;
1779                         nodemask_t this_group;
1780                         nodes_clear(this_group);
1781
1782                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1783                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1784                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1785                                         faults += group_faults(p, b);
1786                                         node_set(b, this_group);
1787                                         node_clear(b, nodes);
1788                                 }
1789                         }
1790
1791                         /* Remember the top group. */
1792                         if (faults > max_faults) {
1793                                 max_faults = faults;
1794                                 max_group = this_group;
1795                                 /*
1796                                  * subtle: at the smallest distance there is
1797                                  * just one node left in each "group", the
1798                                  * winner is the preferred nid.
1799                                  */
1800                                 nid = a;
1801                         }
1802                 }
1803                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1804                 if (!max_faults)
1805                         break;
1806                 nodes = max_group;
1807         }
1808         return nid;
1809 }
1810
1811 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1812 {
1813         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1814         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1815         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1816         unsigned long total_faults;
1817         u64 runtime, period;
1818         spinlock_t *group_lock = NULL;
1819
1820         /*
1821          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1822          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1823          * that the field is read in a single access:
1824          */
1825         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1826         if (p->numa_scan_seq == seq)
1827                 return;
1828         p->numa_scan_seq = seq;
1829         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1830
1831         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1832                        p->numa_faults_locality[1];
1833         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1834
1835         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1836         if (p->numa_group) {
1837                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1838                 spin_lock_irq(group_lock);
1839         }
1840
1841         /* Find the node with the highest number of faults */
1842         for_each_online_node(nid) {
1843                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1844                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1845                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1846                 int priv;
1847
1848                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1849                         long diff, f_diff, f_weight;
1850
1851                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1852                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1853                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1854                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1855
1856                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1857                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1858                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1859                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1860
1861                         /*
1862                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1863                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1864                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1865                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1866                          * faults are less important.
1867                          */
1868                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1869                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1870                                    (total_faults + 1);
1871                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1872                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1873
1874                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1875                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1876                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1877                         p->total_numa_faults += diff;
1878                         if (p->numa_group) {
1879                                 /*
1880                                  * safe because we can only change our own group
1881                                  *
1882                                  * mem_idx represents the offset for a given
1883                                  * nid and priv in a specific region because it
1884                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1885                                  */
1886                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1887                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1888                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1889                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1890                         }
1891                 }
1892
1893                 if (faults > max_faults) {
1894                         max_faults = faults;
1895                         max_nid = nid;
1896                 }
1897
1898                 if (group_faults > max_group_faults) {
1899                         max_group_faults = group_faults;
1900                         max_group_nid = nid;
1901                 }
1902         }
1903
1904         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1905
1906         if (p->numa_group) {
1907                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1908                 spin_unlock_irq(group_lock);
1909                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1910         }
1911
1912         if (max_faults) {
1913                 /* Set the new preferred node */
1914                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1915                         sched_setnuma(p, max_nid);
1916
1917                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1918                         numa_migrate_preferred(p);
1919         }
1920 }
1921
1922 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1923 {
1924         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1925 }
1926
1927 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1928 {
1929         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1930                 kfree_rcu(grp, rcu);
1931 }
1932
1933 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1934                         int *priv)
1935 {
1936         struct numa_group *grp, *my_grp;
1937         struct task_struct *tsk;
1938         bool join = false;
1939         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1940         int i;
1941
1942         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1943                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1944                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1945
1946                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1947                 if (!grp)
1948                         return;
1949
1950                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1951                 spin_lock_init(&grp->lock);
1952                 grp->gid = p->pid;
1953                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1954                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1955                                                 nr_node_ids;
1956
1957                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1958
1959                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1960                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1961
1962                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1963
1964                 grp->nr_tasks++;
1965                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1966         }
1967
1968         rcu_read_lock();
1969         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1970
1971         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1972                 goto no_join;
1973
1974         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1975         if (!grp)
1976                 goto no_join;
1977
1978         my_grp = p->numa_group;
1979         if (grp == my_grp)
1980                 goto no_join;
1981
1982         /*
1983          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1984          * the other task will join us.
1985          */
1986         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1987                 goto no_join;
1988
1989         /*
1990          * Tie-break on the grp address.
1991          */
1992         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1993                 goto no_join;
1994
1995         /* Always join threads in the same process. */
1996         if (tsk->mm == current->mm)
1997                 join = true;
1998
1999         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2000         if (flags & TNF_SHARED)
2001                 join = true;
2002
2003         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2004         *priv = !join;
2005
2006         if (join && !get_numa_group(grp))
2007                 goto no_join;
2008
2009         rcu_read_unlock();
2010
2011         if (!join)
2012                 return;
2013
2014         BUG_ON(irqs_disabled());
2015         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2016
2017         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2018                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2019                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2020         }
2021         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2022         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2023
2024         my_grp->nr_tasks--;
2025         grp->nr_tasks++;
2026
2027         spin_unlock(&my_grp->lock);
2028         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2029
2030         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2031
2032         put_numa_group(my_grp);
2033         return;
2034
2035 no_join:
2036         rcu_read_unlock();
2037         return;
2038 }
2039
2040 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2041 {
2042         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2043         void *numa_faults = p->numa_faults;
2044         unsigned long flags;
2045         int i;
2046
2047         if (grp) {
2048                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2049                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2050                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2051                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2052
2053                 grp->nr_tasks--;
2054                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2055                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2056                 put_numa_group(grp);
2057         }
2058
2059         p->numa_faults = NULL;
2060         kfree(numa_faults);
2061 }
2062
2063 /*
2064  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2065  */
2066 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2067 {
2068         struct task_struct *p = current;
2069         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2070         int cpu_node = task_node(current);
2071         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2072         int priv;
2073
2074         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2075                 return;
2076
2077         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2078         if (!p->mm)
2079                 return;
2080
2081         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2082         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2083                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2084                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2085
2086                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2087                 if (!p->numa_faults)
2088                         return;
2089
2090                 p->total_numa_faults = 0;
2091                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2092         }
2093
2094         /*
2095          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2096          * to be private if the accessing pid has not changed
2097          */
2098         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2099                 priv = 1;
2100         } else {
2101                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2102                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2103                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2104         }
2105
2106         /*
2107          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2108          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2109          * actively using should be counted as local. This allows the
2110          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2111          */
2112         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2113                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2114                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2115                 local = 1;
2116
2117         task_numa_placement(p);
2118
2119         /*
2120          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2121          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2122          */
2123         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2124                 numa_migrate_preferred(p);
2125
2126         if (migrated)
2127                 p->numa_pages_migrated += pages;
2128         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2129                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2130
2131         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2132         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2133         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2134 }
2135
2136 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2137 {
2138         /*
2139          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2140          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2141          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2142          * much of an issue though, since this is just used for
2143          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2144          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2145          */
2146         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2147         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2148 }
2149
2150 /*
2151  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2152  * Triggered from task_tick_numa().
2153  */
2154 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2155 {
2156         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2157         struct task_struct *p = current;
2158         struct mm_struct *mm = p->mm;
2159         struct vm_area_struct *vma;
2160         unsigned long start, end;
2161         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2162         long pages, virtpages;
2163
2164         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2165
2166         work->next = work; /* protect against double add */
2167         /*
2168          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2169          *
2170          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2171          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2172          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2173          * work.
2174          */
2175         if (p->flags & PF_EXITING)
2176                 return;
2177
2178         if (!mm->numa_next_scan) {
2179                 mm->numa_next_scan = now +
2180                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2181         }
2182
2183         /*
2184          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2185          */
2186         migrate = mm->numa_next_scan;
2187         if (time_before(now, migrate))
2188                 return;
2189
2190         if (p->numa_scan_period == 0) {
2191                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2192                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2193         }
2194
2195         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2196         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2197                 return;
2198
2199         /*
2200          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2201          * the next time around.
2202          */
2203         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2204
2205         start = mm->numa_scan_offset;
2206         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2207         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2208         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2209         if (!pages)
2210                 return;
2211
2212
2213         down_read(&mm->mmap_sem);
2214         vma = find_vma(mm, start);
2215         if (!vma) {
2216                 reset_ptenuma_scan(p);
2217                 start = 0;
2218                 vma = mm->mmap;
2219         }
2220         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2221                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2222                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2223                         continue;
2224                 }
2225
2226                 /*
2227                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2228                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2229                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2230                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2231                  */
2232                 if (!vma->vm_mm ||
2233                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2234                         continue;
2235
2236                 /*
2237                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2238                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2239                  */
2240                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2241                         continue;
2242
2243                 do {
2244                         start = max(start, vma->vm_start);
2245                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2246                         end = min(end, vma->vm_end);
2247                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2248
2249                         /*
2250                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2251                          * hpages that have at least one present PTE that
2252                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2253                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2254                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2255                          * areas faster.
2256                          */
2257                         if (nr_pte_updates)
2258                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2259                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2260
2261                         start = end;
2262                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2263                                 goto out;
2264
2265                         cond_resched();
2266                 } while (end != vma->vm_end);
2267         }
2268
2269 out:
2270         /*
2271          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2272          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2273          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2274          * scanner to the start so check it now.
2275          */
2276         if (vma)
2277                 mm->numa_scan_offset = start;
2278         else
2279                 reset_ptenuma_scan(p);
2280         up_read(&mm->mmap_sem);
2281 }
2282
2283 /*
2284  * Drive the periodic memory faults..
2285  */
2286 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2287 {
2288         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2289         u64 period, now;
2290
2291         /*
2292          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2293          */
2294         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2295                 return;
2296
2297         /*
2298          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2299          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2300          * task needs to have done some actual work before we bother with
2301          * NUMA placement.
2302          */
2303         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2304         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2305
2306         if (now > curr->node_stamp + period) {
2307                 if (!curr->node_stamp)
2308                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2309                 curr->node_stamp += period;
2310
2311                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2312                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2313                         task_work_add(curr, work, true);
2314                 }
2315         }
2316 }
2317 #else
2318 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2319 {
2320 }
2321
2322 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2323 {
2324 }
2325
2326 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2327 {
2328 }
2329 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2330
2331 static void
2332 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2333 {
2334         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2335         if (!parent_entity(se))
2336                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2337 #ifdef CONFIG_SMP
2338         if (entity_is_task(se)) {
2339                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2340
2341                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2342                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2343         }
2344 #endif
2345         cfs_rq->nr_running++;
2346 }
2347
2348 static void
2349 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2350 {
2351         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2352         if (!parent_entity(se))
2353                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2354         if (entity_is_task(se)) {
2355                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2356                 list_del_init(&se->group_node);
2357         }
2358         cfs_rq->nr_running--;
2359 }
2360
2361 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2362 # ifdef CONFIG_SMP
2363 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2364 {
2365         long tg_weight;
2366
2367         /*
2368          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2369          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2370          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2371          */
2372         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2373         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2374         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2375
2376         return tg_weight;
2377 }
2378
2379 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2380 {
2381         long tg_weight, load, shares;
2382
2383         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2384         load = cfs_rq->load.weight;
2385
2386         shares = (tg->shares * load);
2387         if (tg_weight)
2388                 shares /= tg_weight;
2389
2390         if (shares < MIN_SHARES)
2391                 shares = MIN_SHARES;
2392         if (shares > tg->shares)
2393                 shares = tg->shares;
2394
2395         return shares;
2396 }
2397 # else /* CONFIG_SMP */
2398 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2399 {
2400         return tg->shares;
2401 }
2402 # endif /* CONFIG_SMP */
2403 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2404                             unsigned long weight)
2405 {
2406         if (se->on_rq) {
2407                 /* commit outstanding execution time */
2408                 if (cfs_rq->curr == se)
2409                         update_curr(cfs_rq);
2410                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2411         }
2412
2413         update_load_set(&se->load, weight);
2414
2415         if (se->on_rq)
2416                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2417 }
2418
2419 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2420
2421 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2422 {
2423         struct task_group *tg;
2424         struct sched_entity *se;
2425         long shares;
2426
2427         tg = cfs_rq->tg;
2428         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2429         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2430                 return;
2431 #ifndef CONFIG_SMP
2432         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2433                 return;
2434 #endif
2435         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2436
2437         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2438 }
2439 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2440 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2441 {
2442 }
2443 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2444
2445 #ifdef CONFIG_SMP
2446 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2447 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2448         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2449         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2450         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2451         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2452         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2453         0x85aac367, 0x82cd8698,
2454 };
2455
2456 /*
2457  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2458  * over-estimates when re-combining.
2459  */
2460 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2461             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2462          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2463         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2464 };
2465
2466 /*
2467  * Approximate:
2468  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2469  */
2470 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2471 {
2472         unsigned int local_n;
2473
2474         if (!n)
2475                 return val;
2476         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2477                 return 0;
2478
2479         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2480         local_n = n;
2481
2482         /*
2483          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2484          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2485          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2486          *
2487          * To achieve constant time decay_load.
2488          */
2489         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2490                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2491                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2492         }
2493
2494         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2495         return val;
2496 }
2497
2498 /*
2499  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2500  * average will be: \Sum 1024*y^n
2501  *
2502  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2503  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2504  */
2505 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2506 {
2507         u32 contrib = 0;
2508
2509         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2510                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2511         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2512                 return LOAD_AVG_MAX;
2513
2514         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2515         do {
2516                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2517                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2518
2519                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2520         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2521
2522         contrib = decay_load(contrib, n);
2523         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2524 }
2525
2526 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2527 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2528 #endif
2529
2530 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2531
2532 /*
2533  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2534  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2535  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2536  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2537  *
2538  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2539  *      p0            p1           p2
2540  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2541  *
2542  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2543  *
2544  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2545  * following representation of historical load:
2546  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2547  *
2548  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2549  *   y^32 = 0.5
2550  *
2551  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2552  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2553  * (u_0).
2554  *
2555  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2556  * sum again by y is sufficient to update:
2557  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2558  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2559  */
2560 static __always_inline int
2561 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2562                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2563 {
2564         u64 delta, scaled_delta, periods;
2565         u32 contrib;
2566         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2567         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2568
2569         delta = now - sa->last_update_time;
2570         /*
2571          * This should only happen when time goes backwards, which it
2572          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2573          */
2574         if ((s64)delta < 0) {
2575                 sa->last_update_time = now;
2576                 return 0;
2577         }
2578
2579         /*
2580          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2581          * approximation of 1us and fast to compute.
2582          */
2583         delta >>= 10;
2584         if (!delta)
2585                 return 0;
2586         sa->last_update_time = now;
2587
2588         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2589         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2590         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2591
2592         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2593         delta_w = sa->period_contrib;
2594         if (delta + delta_w >= 1024) {
2595                 decayed = 1;
2596
2597                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2598                 sa->period_contrib = 0;
2599
2600                 /*
2601                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2602                  * out how much from delta we need to complete the current
2603                  * period and accrue it.
2604                  */
2605                 delta_w = 1024 - delta_w;
2606                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2607                 if (weight) {
2608                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2609                         if (cfs_rq) {
2610                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2611                                                 weight * scaled_delta_w;
2612                         }
2613                 }
2614                 if (running)
2615                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2616
2617                 delta -= delta_w;
2618
2619                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2620                 periods = delta / 1024;
2621                 delta %= 1024;
2622
2623                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2624                 if (cfs_rq) {
2625                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2626                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2627                 }
2628                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2629
2630                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2631                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2632                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2633                 if (weight) {
2634                         sa->load_sum += weight * contrib;
2635                         if (cfs_rq)
2636                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2637                 }
2638                 if (running)
2639                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2640         }
2641
2642         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2643         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2644         if (weight) {
2645                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2646                 if (cfs_rq)
2647                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2648         }
2649         if (running)
2650                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2651
2652         sa->period_contrib += delta;
2653
2654         if (decayed) {
2655                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2656                 if (cfs_rq) {
2657                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2658                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2659                 }
2660                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2661         }
2662
2663         return decayed;
2664 }
2665
2666 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2667 /*
2668  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2669  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2670  */
2671 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2672 {
2673         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2674
2675         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2676                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2677                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2678         }
2679 }
2680
2681 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2682 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2683 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2684
2685 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2686
2687 /*
2688  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2689  *
2690  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2691  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2692  * values.
2693  */
2694 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2695         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2696         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2697         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2698         res = var - val;                                        \
2699         if (res > var)                                          \
2700                 res = 0;                                        \
2701         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2702 } while (0)
2703
2704 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2705 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2706 {
2707         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2708         int decayed, removed = 0;
2709
2710         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2711                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2712                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2713                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2714                 removed = 1;
2715         }
2716
2717         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2718                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2719                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2720                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2721         }
2722
2723         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2724                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2725
2726 #ifndef CONFIG_64BIT
2727         smp_wmb();
2728         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2729 #endif
2730
2731         return decayed || removed;
2732 }
2733
2734 /* Update task and its cfs_rq load average */
2735 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2736 {
2737         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2738         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2739         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2740
2741         /*
2742          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2743          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2744          */
2745         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2746                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2747                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2748
2749         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2750                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2751
2752         if (entity_is_task(se))
2753                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg);
2754         trace_sched_load_avg_cpu(cpu, cfs_rq);
2755 }
2756
2757 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2758 {
2759         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2760                 goto skip_aging;
2761
2762         /*
2763          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2764          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2765          */
2766         if (se->avg.last_update_time) {
2767                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2768                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2769
2770                 /*
2771                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2772                  * absent from the fair class for too long.
2773                  */
2774         }
2775
2776 skip_aging:
2777         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2778         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2779         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2780         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2781         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2782 }
2783
2784 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2785 {
2786         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2787                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2788                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2789
2790         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2791         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2792         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2793         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2794 }
2795
2796 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2797 static inline void
2798 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2799 {
2800         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2801         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2802         int migrated, decayed;
2803
2804         migrated = !sa->last_update_time;
2805         if (!migrated) {
2806                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2807                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2808                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2809         }
2810
2811         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2812
2813         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2814         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2815
2816         if (migrated)
2817                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2818
2819         if (decayed || migrated)
2820                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2821 }
2822
2823 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2824 static inline void
2825 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2826 {
2827         update_load_avg(se, 1);
2828
2829         cfs_rq->runnable_load_avg =
2830                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2831         cfs_rq->runnable_load_sum =
2832                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2833 }
2834
2835 #ifndef CONFIG_64BIT
2836 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2837 {
2838         u64 last_update_time_copy;
2839         u64 last_update_time;
2840
2841         do {
2842                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2843                 smp_rmb();
2844                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2845         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2846
2847         return last_update_time;
2848 }
2849 #else
2850 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2851 {
2852         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2853 }
2854 #endif
2855
2856 /*
2857  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2858  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2859  */
2860 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2861 {
2862         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2863         u64 last_update_time;
2864
2865         /*
2866          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2867          * from its (source) cfs_rq
2868          */
2869         if (se->avg.last_update_time == 0)
2870                 return;
2871
2872         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2873
2874         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2875         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2876         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2877 }
2878
2879 /*
2880  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2881  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2882  * be the only way to update the runnable statistic.
2883  */
2884 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2885 {
2886 }
2887
2888 /*
2889  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2890  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2891  * be the only way to update the runnable statistic.
2892  */
2893 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2894 {
2895 }
2896
2897 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2898 {
2899         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2900 }
2901
2902 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2903 {
2904         return cfs_rq->avg.load_avg;
2905 }
2906
2907 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2908
2909 #else /* CONFIG_SMP */
2910
2911 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2912 static inline void
2913 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2914 static inline void
2915 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2916 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2917
2918 static inline void
2919 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2920 static inline void
2921 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2922
2923 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2924 {
2925         return 0;
2926 }
2927
2928 #endif /* CONFIG_SMP */
2929
2930 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2931 {
2932 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2933         struct task_struct *tsk = NULL;
2934
2935         if (entity_is_task(se))
2936                 tsk = task_of(se);
2937
2938         if (se->statistics.sleep_start) {
2939                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2940
2941                 if ((s64)delta < 0)
2942                         delta = 0;
2943
2944                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2945                         se->statistics.sleep_max = delta;
2946
2947                 se->statistics.sleep_start = 0;
2948                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2949
2950                 if (tsk) {
2951                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2952                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2953                 }
2954         }
2955         if (se->statistics.block_start) {
2956                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2957
2958                 if ((s64)delta < 0)
2959                         delta = 0;
2960
2961                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2962                         se->statistics.block_max = delta;
2963
2964                 se->statistics.block_start = 0;
2965                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2966
2967                 if (tsk) {
2968                         if (tsk->in_iowait) {
2969                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2970                                 se->statistics.iowait_count++;
2971                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2972                         }
2973
2974                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2975                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
2976
2977                         /*
2978                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2979                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2980                          * amount of time that the task spent sleeping:
2981                          */
2982                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2983                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2984                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2985                                                 delta >> 20);
2986                         }
2987                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2988                 }
2989         }
2990 #endif
2991 }
2992
2993 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2994 {
2995 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2996         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2997
2998         if (d < 0)
2999                 d = -d;
3000
3001         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3002                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3003 #endif
3004 }
3005
3006 static void
3007 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3008 {
3009         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3010
3011         /*
3012          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3013          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3014          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3015          * stays open at the end.
3016          */
3017         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3018                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3019
3020         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3021         if (!initial) {
3022                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3023
3024                 /*
3025                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3026                  * for a gentler effect of sleepers:
3027                  */
3028                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3029                         thresh >>= 1;
3030
3031                 vruntime -= thresh;
3032         }
3033
3034         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3035         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3036 }
3037
3038 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3039
3040 static void
3041 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3042 {
3043         /*
3044          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3045          * through calling update_curr().
3046          */
3047         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3048                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3049
3050         /*
3051          * Update run-time statistics of the 'current'.
3052          */
3053         update_curr(cfs_rq);
3054         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3055         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3056         update_cfs_shares(cfs_rq);
3057
3058         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3059                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3060                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3061         }
3062
3063         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3064         check_spread(cfs_rq, se);
3065         if (se != cfs_rq->curr)
3066                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3067         se->on_rq = 1;
3068
3069         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3070                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3071                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3072         }
3073 }
3074
3075 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3076 {
3077         for_each_sched_entity(se) {
3078                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3079                 if (cfs_rq->last != se)
3080                         break;
3081
3082                 cfs_rq->last = NULL;
3083         }
3084 }
3085
3086 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3087 {
3088         for_each_sched_entity(se) {
3089                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3090                 if (cfs_rq->next != se)
3091                         break;
3092
3093                 cfs_rq->next = NULL;
3094         }
3095 }
3096
3097 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3098 {
3099         for_each_sched_entity(se) {
3100                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3101                 if (cfs_rq->skip != se)
3102                         break;
3103
3104                 cfs_rq->skip = NULL;
3105         }
3106 }
3107
3108 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3109 {
3110         if (cfs_rq->last == se)
3111                 __clear_buddies_last(se);
3112
3113         if (cfs_rq->next == se)
3114                 __clear_buddies_next(se);
3115
3116         if (cfs_rq->skip == se)
3117                 __clear_buddies_skip(se);
3118 }
3119
3120 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3121
3122 static void
3123 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3124 {
3125         /*
3126          * Update run-time statistics of the 'current'.
3127          */
3128         update_curr(cfs_rq);
3129         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3130
3131         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3132         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3133 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3134                 if (entity_is_task(se)) {
3135                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3136
3137                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3138                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3139                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3140                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3141                 }
3142 #endif
3143         }
3144
3145         clear_buddies(cfs_rq, se);
3146
3147         if (se != cfs_rq->curr)
3148                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3149         se->on_rq = 0;
3150         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3151
3152         /*
3153          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3154          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3155          * movement in our normalized position.
3156          */
3157         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3158                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3159
3160         /* return excess runtime on last dequeue */
3161         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3162
3163         update_min_vruntime(cfs_rq);
3164         update_cfs_shares(cfs_rq);
3165 }
3166
3167 /*
3168  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3169  */
3170 static void
3171 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3172 {
3173         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3174         struct sched_entity *se;
3175         s64 delta;
3176
3177         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3178         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3179         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3180                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3181                 /*
3182                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3183                  * re-elected due to buddy favours.
3184                  */
3185                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3186                 return;
3187         }
3188
3189         /*
3190          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3191          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3192          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3193          */
3194         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3195                 return;
3196
3197         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3198         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3199
3200         if (delta < 0)
3201                 return;
3202
3203         if (delta > ideal_runtime)
3204                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3205 }
3206
3207 static void
3208 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3209 {
3210         /* 'current' is not kept within the tree. */
3211         if (se->on_rq) {
3212                 /*
3213                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3214                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3215                  * runqueue.
3216                  */
3217                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3218                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3219                 update_load_avg(se, 1);
3220         }
3221
3222         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3223         cfs_rq->curr = se;
3224 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3225         /*
3226          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3227          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3228          * when there are only lesser-weight tasks around):
3229          */
3230         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3231                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3232                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3233         }
3234 #endif
3235         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3236 }
3237
3238 static int
3239 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3240
3241 /*
3242  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3243  * 1) keep things fair between processes/task groups
3244  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3245  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3246  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3247  */
3248 static struct sched_entity *
3249 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3250 {
3251         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3252         struct sched_entity *se;
3253
3254         /*
3255          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3256          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3257          */
3258         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3259                 left = curr;
3260
3261         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3262
3263         /*
3264          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3265          * be done without getting too unfair.
3266          */
3267         if (cfs_rq->skip == se) {
3268                 struct sched_entity *second;
3269
3270                 if (se == curr) {
3271                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3272                 } else {
3273                         second = __pick_next_entity(se);
3274                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3275                                 second = curr;
3276                 }
3277
3278                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3279                         se = second;
3280         }
3281
3282         /*
3283          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3284          */
3285         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3286                 se = cfs_rq->last;
3287
3288         /*
3289          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3290          */
3291         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3292                 se = cfs_rq->next;
3293
3294         clear_buddies(cfs_rq, se);
3295
3296         return se;
3297 }
3298
3299 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3300
3301 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3302 {
3303         /*
3304          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3305          * was not called and update_curr() has to be done:
3306          */
3307         if (prev->on_rq)
3308                 update_curr(cfs_rq);
3309
3310         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3311         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3312
3313         check_spread(cfs_rq, prev);
3314         if (prev->on_rq) {
3315                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3316                 /* Put 'current' back into the tree. */
3317                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3318                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3319                 update_load_avg(prev, 0);
3320         }
3321         cfs_rq->curr = NULL;
3322 }
3323
3324 static void
3325 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3326 {
3327         /*
3328          * Update run-time statistics of the 'current'.
3329          */
3330         update_curr(cfs_rq);
3331
3332         /*
3333          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3334          */
3335         update_load_avg(curr, 1);
3336         update_cfs_shares(cfs_rq);
3337
3338 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3339         /*
3340          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3341          * validating it and just reschedule.
3342          */
3343         if (queued) {
3344                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3345                 return;
3346         }
3347         /*
3348          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3349          */
3350         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3351                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3352                 return;
3353 #endif
3354
3355         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3356                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3357 }
3358
3359
3360 /**************************************************
3361  * CFS bandwidth control machinery
3362  */
3363
3364 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3365
3366 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3367 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3368
3369 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3370 {
3371         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3372 }
3373
3374 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3375 {
3376         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3377 }
3378
3379 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3380 {
3381         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3382 }
3383 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3384 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3385 {
3386         return true;
3387 }
3388
3389 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3390 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3391 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3392
3393 /*
3394  * default period for cfs group bandwidth.
3395  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3396  */
3397 static inline u64 default_cfs_period(void)
3398 {
3399         return 100000000ULL;
3400 }
3401
3402 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3403 {
3404         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3405 }
3406
3407 /*
3408  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3409  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3410  * additional synchronization around rq->lock.
3411  *
3412  * requires cfs_b->lock
3413  */
3414 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3415 {
3416         u64 now;
3417
3418         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3419                 return;
3420
3421         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3422         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3423         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3424 }
3425
3426 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3427 {
3428         return &tg->cfs_bandwidth;
3429 }
3430
3431 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3432 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3433 {
3434         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3435                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3436
3437         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3438 }
3439
3440 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3441 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3442 {
3443         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3444         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3445         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3446
3447         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3448         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3449
3450         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3451         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3452                 amount = min_amount;
3453         else {
3454                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3455
3456                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3457                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3458                         cfs_b->runtime -= amount;
3459                         cfs_b->idle = 0;
3460                 }
3461         }
3462         expires = cfs_b->runtime_expires;
3463         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3464
3465         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3466         /*
3467          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3468          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3469          * issued.
3470          */
3471         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3472                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3473
3474         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3475 }
3476
3477 /*
3478  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3479  * fact that rq->clock snapshots this value.
3480  */
3481 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3482 {
3483         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3484
3485         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3486         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3487                 return;
3488
3489         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3490                 return;
3491
3492         /*
3493          * If the local deadline has passed we have to consider the
3494          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3495          * has not truly expired.
3496          *
3497          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3498          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3499          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3500          * exact equality, so a partial write will still work.
3501          */
3502
3503         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3504                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3505                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3506         } else {
3507                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3508                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3509         }
3510 }
3511
3512 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3513 {
3514         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3515         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3516         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3517
3518         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3519                 return;
3520
3521         /*
3522          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3523          * hierarchy can be throttled
3524          */
3525         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3526                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3527 }
3528
3529 static __always_inline
3530 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3531 {
3532         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3533                 return;
3534
3535         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3536 }
3537
3538 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3539 {
3540         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3541 }
3542
3543 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3544 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3545 {
3546         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3547 }
3548
3549 /*
3550  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3551  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3552  * load-balance operations.
3553  */
3554 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3555                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3556 {
3557         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3558
3559         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3560         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3561
3562         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3563                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3564 }
3565
3566 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3567 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3568 {
3569         struct rq *rq = data;
3570         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3571
3572         cfs_rq->throttle_count--;
3573 #ifdef CONFIG_SMP
3574         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3575                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3576                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3577                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3578         }
3579 #endif
3580
3581         return 0;
3582 }
3583
3584 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3585 {
3586         struct rq *rq = data;
3587         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3588
3589         /* group is entering throttled state, stop time */
3590         if (!cfs_rq->throttle_count)
3591                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3592         cfs_rq->throttle_count++;
3593
3594         return 0;
3595 }
3596
3597 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3598 {
3599         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3600         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3601         struct sched_entity *se;
3602         long task_delta, dequeue = 1;
3603         bool empty;
3604
3605         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3606
3607         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3608         rcu_read_lock();
3609         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3610         rcu_read_unlock();
3611
3612         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3613         for_each_sched_entity(se) {
3614                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3615                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3616                 if (!se->on_rq)
3617                         break;
3618
3619                 if (dequeue)
3620                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3621                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3622
3623                 if (qcfs_rq->load.weight)
3624                         dequeue = 0;
3625         }
3626
3627         if (!se)
3628                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3629
3630         cfs_rq->throttled = 1;
3631         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3632         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3633         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3634
3635         /*
3636          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3637          * distribute_cfs_runtime will not see us
3638          */
3639         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3640
3641         /*
3642          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3643          * timer is running.
3644          */
3645         if (empty)
3646                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3647
3648         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3649 }
3650
3651 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3652 {
3653         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3654         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3655         struct sched_entity *se;
3656         int enqueue = 1;
3657         long task_delta;
3658
3659         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3660
3661         cfs_rq->throttled = 0;
3662
3663         update_rq_clock(rq);
3664
3665         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3666         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3667         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3668         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3669
3670         /* update hierarchical throttle state */
3671         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3672
3673         if (!cfs_rq->load.weight)
3674                 return;
3675
3676         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3677         for_each_sched_entity(se) {
3678                 if (se->on_rq)
3679                         enqueue = 0;
3680
3681                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3682                 if (enqueue)
3683                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3684                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3685
3686                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3687                         break;
3688         }
3689
3690         if (!se)
3691                 add_nr_running(rq, task_delta);
3692
3693         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3694         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3695                 resched_curr(rq);
3696 }
3697
3698 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3699                 u64 remaining, u64 expires)
3700 {
3701         struct cfs_rq *cfs_rq;
3702         u64 runtime;
3703         u64 starting_runtime = remaining;
3704
3705         rcu_read_lock();
3706         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3707                                 throttled_list) {
3708                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3709
3710                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3711                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3712                         goto next;
3713
3714                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3715                 if (runtime > remaining)
3716                         runtime = remaining;
3717                 remaining -= runtime;
3718
3719                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3720                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3721
3722                 /* we check whether we're throttled above */
3723                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3724                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3725
3726 next:
3727                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3728
3729                 if (!remaining)
3730                         break;
3731         }
3732         rcu_read_unlock();
3733
3734         return starting_runtime - remaining;
3735 }
3736
3737 /*
3738  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3739  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3740  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3741  * used to track this state.
3742  */
3743 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3744 {
3745         u64 runtime, runtime_expires;
3746         int throttled;
3747
3748         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3749         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3750                 goto out_deactivate;
3751
3752         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3753         cfs_b->nr_periods += overrun;
3754
3755         /*
3756          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3757          * we're going inactive then everything else can be deferred
3758          */
3759         if (cfs_b->idle && !throttled)
3760                 goto out_deactivate;
3761
3762         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3763
3764         if (!throttled) {
3765                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3766                 cfs_b->idle = 1;
3767                 return 0;
3768         }
3769
3770         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3771         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3772
3773         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3774
3775         /*
3776          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3777          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3778          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3779          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3780          * only by limited amounts in that extreme case.
3781          */
3782         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3783                 runtime = cfs_b->runtime;
3784                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3785                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3786                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3787                                                  runtime_expires);
3788                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3789
3790                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3791
3792                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3793         }
3794
3795         /*
3796          * While we are ensured activity in the period following an
3797          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3798          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3799          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3800          */
3801         cfs_b->idle = 0;
3802
3803         return 0;
3804
3805 out_deactivate:
3806         return 1;
3807 }
3808
3809 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3810 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3811 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3812 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3813 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3814 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3815
3816 /*
3817  * Are we near the end of the current quota period?
3818  *
3819  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3820  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3821  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3822  */
3823 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3824 {
3825         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3826         u64 remaining;
3827
3828         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3829         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3830                 return 1;
3831
3832         /* is a quota refresh about to occur? */
3833         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3834         if (remaining < min_expire)
3835                 return 1;
3836
3837         return 0;
3838 }
3839
3840 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3841 {
3842         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3843
3844         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3845         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3846                 return;
3847
3848         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3849                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3850                         HRTIMER_MODE_REL);
3851 }
3852
3853 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3854 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3855 {
3856         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3857         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3858
3859         if (slack_runtime <= 0)
3860                 return;
3861
3862         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3863         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3864             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3865                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3866
3867                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3868                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3869                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3870                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3871         }
3872         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3873
3874         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3875         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3876 }
3877
3878 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3879 {
3880         if (!cfs_bandwidth_used())
3881                 return;
3882
3883         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3884                 return;
3885
3886         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3887 }
3888
3889 /*
3890  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3891  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3892  */
3893 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3894 {
3895         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3896         u64 expires;
3897
3898         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3899         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3900         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3901                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3902                 return;
3903         }
3904
3905         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3906                 runtime = cfs_b->runtime;
3907
3908         expires = cfs_b->runtime_expires;
3909         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3910
3911         if (!runtime)
3912                 return;
3913
3914         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3915
3916         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3917         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3918                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3919         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3920 }
3921
3922 /*
3923  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3924  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3925  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3926  */
3927 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3928 {
3929         if (!cfs_bandwidth_used())
3930                 return;
3931
3932         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3933         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3934                 return;
3935
3936         /* ensure the group is not already throttled */
3937         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3938                 return;
3939
3940         /* update runtime allocation */
3941         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3942         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3943                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3944 }
3945
3946 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3947 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3948 {
3949         if (!cfs_bandwidth_used())
3950                 return false;
3951
3952         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3953                 return false;
3954
3955         /*
3956          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3957          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3958          */
3959         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3960                 return true;
3961
3962         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3963         return true;
3964 }
3965
3966 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3967 {
3968         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3969                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3970
3971         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3972
3973         return HRTIMER_NORESTART;
3974 }
3975
3976 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3977 {
3978         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3979                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3980         int overrun;
3981         int idle = 0;
3982
3983         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3984         for (;;) {
3985                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3986                 if (!overrun)
3987                         break;
3988
3989                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3990         }
3991         if (idle)
3992                 cfs_b->period_active = 0;
3993         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3994
3995         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3996 }
3997
3998 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3999 {
4000         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4001         cfs_b->runtime = 0;
4002         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4003         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4004
4005         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4006         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4007         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4008         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4009         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4010 }
4011
4012 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4013 {
4014         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4015         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4016 }
4017
4018 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4019 {
4020         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4021
4022         if (!cfs_b->period_active) {
4023                 cfs_b->period_active = 1;
4024                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4025                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4026         }
4027 }
4028
4029 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4030 {
4031         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4032         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4033                 return;
4034
4035         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4036         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4037 }
4038
4039 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4040 {
4041         struct cfs_rq *cfs_rq;
4042
4043         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4044                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4045
4046                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4047                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4048                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4049         }
4050 }
4051
4052 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4053 {
4054         struct cfs_rq *cfs_rq;
4055
4056         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4057                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4058                         continue;
4059
4060                 /*
4061                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4062                  * there's some valid quota amount
4063                  */
4064                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4065                 /*
4066                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4067                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4068                  */
4069                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4070
4071                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4072                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4073         }
4074 }
4075
4076 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4077 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4078 {
4079         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4080 }
4081
4082 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4083 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4084 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4085 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4086
4087 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4088 {
4089         return 0;
4090 }
4091
4092 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4093 {
4094         return 0;
4095 }
4096
4097 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4098                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4099 {
4100         return 0;
4101 }
4102
4103 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4104
4105 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4106 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4107 #endif
4108
4109 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4110 {
4111         return NULL;
4112 }
4113 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4114 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4115 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4116
4117 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4118
4119 /**************************************************
4120  * CFS operations on tasks:
4121  */
4122
4123 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4124 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4125 {
4126         struct sched_entity *se = &p->se;
4127         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4128
4129         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4130
4131         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4132                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4133                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4134                 s64 delta = slice - ran;
4135
4136                 if (delta < 0) {
4137                         if (rq->curr == p)
4138                                 resched_curr(rq);
4139                         return;
4140                 }
4141                 hrtick_start(rq, delta);
4142         }
4143 }
4144
4145 /*
4146  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4147  * current task is from our class and nr_running is low enough
4148  * to matter.
4149  */
4150 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4151 {
4152         struct task_struct *curr = rq->curr;
4153
4154         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4155                 return;
4156
4157         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4158                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4159 }
4160 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4161 static inline void
4162 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4163 {
4164 }
4165
4166 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4167 {
4168 }
4169 #endif
4170
4171 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4172
4173 static void update_capacity_of(int cpu)
4174 {
4175         unsigned long req_cap;
4176
4177         if (!sched_freq())
4178                 return;
4179
4180         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4181         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4182         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4183         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4184 }
4185
4186 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4187
4188 /*
4189  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4190  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4191  * then put the task into the rbtree:
4192  */
4193 static void
4194 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4195 {
4196         struct cfs_rq *cfs_rq;
4197         struct sched_entity *se = &p->se;
4198         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4199         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4200
4201         for_each_sched_entity(se) {
4202                 if (se->on_rq)
4203                         break;
4204                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4205                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4206
4207                 /*
4208                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4209                  *
4210                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4211                  * post the final h_nr_running increment below.
4212                 */
4213                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4214                         break;
4215                 cfs_rq->h_nr_running++;
4216
4217                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4218         }
4219
4220         for_each_sched_entity(se) {
4221                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4222                 cfs_rq->h_nr_running++;
4223
4224                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4225                         break;
4226
4227                 update_load_avg(se, 1);
4228                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4229         }
4230
4231         if (!se) {
4232                 add_nr_running(rq, 1);
4233                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4234                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4235                         rq->rd->overutilized = true;
4236
4237                 schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4238
4239                 /*
4240                  * We want to potentially trigger a freq switch
4241                  * request only for tasks that are waking up; this is
4242                  * because we get here also during load balancing, but
4243                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4244                  * request after load balancing is done.
4245                  */
4246                 if (task_new || task_wakeup)
4247                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4248         }
4249         hrtick_update(rq);
4250 }
4251
4252 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4253
4254 /*
4255  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4256  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4257  * update the fair scheduling stats:
4258  */
4259 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4260 {
4261         struct cfs_rq *cfs_rq;
4262         struct sched_entity *se = &p->se;
4263         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4264
4265         for_each_sched_entity(se) {
4266                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4267                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4268
4269                 /*
4270                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4271                  *
4272                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4273                  * post the final h_nr_running decrement below.
4274                 */
4275                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4276                         break;
4277                 cfs_rq->h_nr_running--;
4278
4279                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4280                 if (cfs_rq->load.weight) {
4281                         /*
4282                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4283                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4284                          */
4285                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4286                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4287
4288                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4289                         se = parent_entity(se);
4290                         break;
4291                 }
4292                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4293         }
4294
4295         for_each_sched_entity(se) {
4296                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4297                 cfs_rq->h_nr_running--;
4298
4299                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4300                         break;
4301
4302                 update_load_avg(se, 1);
4303                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4304         }
4305
4306         if (!se) {
4307                 sub_nr_running(rq, 1);
4308                 schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4309
4310                 /*
4311                  * We want to potentially trigger a freq switch
4312                  * request only for tasks that are going to sleep;
4313                  * this is because we get here also during load
4314                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4315                  * trigger as single request after load balancing is
4316                  * done.
4317                  */
4318                 if (task_sleep) {
4319                         if (rq->cfs.nr_running)
4320                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4321                         else if (sched_freq())
4322                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4323                 }
4324         }
4325         hrtick_update(rq);
4326 }
4327
4328 #ifdef CONFIG_SMP
4329
4330 /*
4331  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4332  */
4333
4334 /*
4335  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4336  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4337  *
4338  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4339  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4340  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4341  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4342  *
4343  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4344  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4345  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4346  *
4347  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4348  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4349  * particular idx is approximated to be zero.
4350  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4351  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4352  * based on 128 point scale.
4353  * Example:
4354  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4355  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4356  *
4357  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4358  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4359  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4360  */
4361 #define DEGRADE_SHIFT           7
4362 static const unsigned char
4363                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4364 static const unsigned char
4365                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4366                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4367                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4368                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4369                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4370                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4371
4372 /*
4373  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4374  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4375  * adding any new load.
4376  */
4377 static unsigned long
4378 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4379 {
4380         int j = 0;
4381
4382         if (!missed_updates)
4383                 return load;
4384
4385         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4386                 return 0;
4387
4388         if (idx == 1)
4389                 return load >> missed_updates;
4390
4391         while (missed_updates) {
4392                 if (missed_updates % 2)
4393                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4394
4395                 missed_updates >>= 1;
4396                 j++;
4397         }
4398         return load;
4399 }
4400
4401 /*
4402  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4403  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4404  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4405  */
4406 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4407                               unsigned long pending_updates)
4408 {
4409         int i, scale;
4410
4411         this_rq->nr_load_updates++;
4412
4413         /* Update our load: */
4414         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4415         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4416                 unsigned long old_load, new_load;
4417
4418                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4419
4420                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4421                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4422                 new_load = this_load;
4423                 /*
4424                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4425                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4426                  * example.
4427                  */
4428                 if (new_load > old_load)
4429                         new_load += scale - 1;
4430
4431                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4432         }
4433
4434         sched_avg_update(this_rq);
4435 }
4436
4437 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4438 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4439 {
4440         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4441 }
4442
4443 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4444 /*
4445  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4446  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4447  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4448  *
4449  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4450  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4451  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4452  * (tick_nohz_idle_exit).
4453  *
4454  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4455  */
4456
4457 /*
4458  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4459  * idle balance.
4460  */
4461 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4462 {
4463         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4464         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4465         unsigned long pending_updates;
4466
4467         /*
4468          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4469          */
4470         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4471                 return;
4472
4473         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4474         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4475
4476         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4477 }
4478
4479 /*
4480  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4481  */
4482 void update_cpu_load_nohz(void)
4483 {
4484         struct rq *this_rq = this_rq();
4485         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4486         unsigned long pending_updates;
4487
4488         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4489                 return;
4490
4491         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4492         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4493         if (pending_updates) {
4494                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4495                 /*
4496                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4497                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4498                  */
4499                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4500         }
4501         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4502 }
4503 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4504
4505 /*
4506  * Called from scheduler_tick()
4507  */
4508 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4509 {
4510         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4511         /*
4512          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4513          */
4514         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4515         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4516 }
4517
4518 /*
4519  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4520  * according to the scheduling class and "nice" value.
4521  *
4522  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4523  * balance conservatively.
4524  */
4525 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4526 {
4527         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4528         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4529
4530         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4531                 return total;
4532
4533         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4534 }
4535
4536 /*
4537  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4538  * according to the scheduling class and "nice" value.
4539  */
4540 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4541 {
4542         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4543         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4544
4545         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4546                 return total;
4547
4548         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4549 }
4550
4551
4552 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4553 {
4554         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4555         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4556         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4557
4558         if (nr_running)
4559                 return load_avg / nr_running;
4560
4561         return 0;
4562 }
4563
4564 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4565 {
4566         /*
4567          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4568          * about the boundary, really active task won't care
4569          * about the loss.
4570          */
4571         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4572                 current->wakee_flips >>= 1;
4573                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4574         }
4575
4576         if (current->last_wakee != p) {
4577                 current->last_wakee = p;
4578                 current->wakee_flips++;
4579         }
4580 }
4581
4582 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4583 {
4584         struct sched_entity *se = &p->se;
4585         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4586         u64 min_vruntime;
4587
4588 #ifndef CONFIG_64BIT
4589         u64 min_vruntime_copy;
4590
4591         do {
4592                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4593                 smp_rmb();
4594                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4595         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4596 #else
4597         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4598 #endif
4599
4600         se->vruntime -= min_vruntime;
4601         record_wakee(p);
4602 }
4603
4604 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4605 /*
4606  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4607  *
4608  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4609  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4610  * can calculate the shift in shares.
4611  *
4612  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4613  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4614  * total group weight.
4615  *
4616  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4617  * distribution (s_i) using:
4618  *
4619  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4620  *
4621  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4622  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4623  * shares distribution (s_i):
4624  *
4625  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4626  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4627  *
4628  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4629  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4630  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4631  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4632  *
4633  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4634  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4635  *
4636  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4637  *
4638  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4639  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4640  * weight and shares distributions like:
4641  *
4642  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4643  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4644  *
4645  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4646  *
4647  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4648  *
4649  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4650  *
4651  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4652  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4653  * 4/7) times the weight of the group.
4654  */
4655 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4656 {
4657         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4658
4659         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4660                 return wl;
4661
4662         for_each_sched_entity(se) {
4663                 long w, W;
4664
4665                 tg = se->my_q->tg;
4666
4667                 /*
4668                  * W = @wg + \Sum rw_j
4669                  */
4670                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4671
4672                 /*
4673                  * w = rw_i + @wl
4674                  */
4675                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4676
4677                 /*
4678                  * wl = S * s'_i; see (2)
4679                  */
4680                 if (W > 0 && w < W)
4681                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4682                 else
4683                         wl = tg->shares;
4684
4685                 /*
4686                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4687                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4688                  * calc_cfs_shares().
4689                  */
4690                 if (wl < MIN_SHARES)
4691                         wl = MIN_SHARES;
4692
4693                 /*
4694                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4695                  */
4696                 wl -= se->avg.load_avg;
4697
4698                 /*
4699                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4700                  * the final effective load change on the root group. Since
4701                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4702                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4703                  * resulting from this level per the above.
4704                  */
4705                 wg = 0;
4706         }
4707
4708         return wl;
4709 }
4710 #else
4711
4712 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4713 {
4714         return wl;
4715 }
4716
4717 #endif
4718
4719 /*
4720  * Returns the current capacity of cpu after applying both
4721  * cpu and freq scaling.
4722  */
4723 unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
4724 {
4725         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
4726                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
4727                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4728 }
4729
4730 static inline bool energy_aware(void)
4731 {
4732         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4733 }
4734
4735 struct energy_env {
4736         struct sched_group      *sg_top;
4737         struct sched_group      *sg_cap;
4738         int                     cap_idx;
4739         int                     util_delta;
4740         int                     src_cpu;
4741         int                     dst_cpu;
4742         int                     energy;
4743         int                     payoff;
4744         struct task_struct      *task;
4745         struct {
4746                 int before;
4747                 int after;
4748                 int delta;
4749                 int diff;
4750         } nrg;
4751         struct {
4752                 int before;
4753                 int after;
4754                 int delta;
4755         } cap;
4756 };
4757
4758 /*
4759  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4760  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4761  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4762  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4763  *
4764  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4765  *
4766  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4767  *
4768  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4769  *
4770  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4771  */
4772 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4773 {
4774         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4775
4776         if (util >= capacity)
4777                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4778
4779         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4780 }
4781
4782 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4783 {
4784         if (cpu == eenv->src_cpu)
4785                 return -eenv->util_delta;
4786         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4787                 return eenv->util_delta;
4788         return 0;
4789 }
4790
4791 static
4792 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4793 {
4794         int i, delta;
4795         unsigned long max_util = 0;
4796
4797         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4798                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4799                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4800         }
4801
4802         return max_util;
4803 }
4804
4805 /*
4806  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4807  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4808  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4809  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4810  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4811  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4812  * estimate (more busy).
4813  */
4814 static unsigned
4815 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4816 {
4817         int i, delta;
4818         unsigned long util_sum = 0;
4819         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4820
4821         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4822                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4823                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4824         }
4825
4826         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4827                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4828         return util_sum;
4829 }
4830
4831 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4832         const struct sched_group_energy const *sge)
4833 {
4834         int idx;
4835         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4836
4837         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4838                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4839                         break;
4840         }
4841
4842         eenv->cap_idx = idx;
4843
4844         return idx;
4845 }
4846
4847 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4848 {
4849         int i, state = INT_MAX;
4850
4851         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4852         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4853                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4854
4855         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4856         state++;
4857
4858         return state;
4859 }
4860
4861 /*
4862  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4863  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4864  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4865  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4866  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4867  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4868  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4869  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4870  */
4871 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4872 {
4873         struct sched_domain *sd;
4874         int cpu, total_energy = 0;
4875         struct cpumask visit_cpus;
4876         struct sched_group *sg;
4877
4878         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4879
4880         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4881
4882         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4883                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4884
4885                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4886
4887                 /*
4888                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4889                  * sched_group?
4890                  */
4891                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4892
4893                 if (!sd)
4894                         /*
4895                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4896                          * wrong energy estimation is better than entering an
4897                          * infinite loop.
4898                          */
4899                         return -EINVAL;
4900
4901                 if (sd->parent)
4902                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4903
4904                 for_each_domain(cpu, sd) {
4905                         sg = sd->groups;
4906
4907                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4908                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4909                                 break;
4910
4911                         do {
4912                                 unsigned long group_util;
4913                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4914                                 int cap_idx, idle_idx;
4915
4916                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4917                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4918                                 else
4919                                         eenv->sg_cap = sg;
4920
4921                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4922
4923                                 if (sg->group_weight == 1) {
4924                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
4925                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
4926                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4927                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4928                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
4929                                         }
4930                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
4931                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
4932                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4933                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4934                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
4935                                         }
4936                                 }
4937
4938                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4939                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4940                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4941                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4942                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4943                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4944                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4945
4946                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4947
4948                                 if (!sd->child)
4949                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4950
4951                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4952                                         goto next_cpu;
4953
4954                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4955                 }
4956 next_cpu:
4957                 continue;
4958         }
4959
4960         eenv->energy = total_energy;
4961         return 0;
4962 }
4963
4964 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4965 {
4966         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4967 }
4968
4969 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
4970 static int energy_diff_evaluate(struct energy_env *eenv)
4971 {
4972         unsigned int boost;
4973         int nrg_delta;
4974
4975         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
4976 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
4977         boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
4978 #else
4979         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
4980 #endif
4981         if (boost == 0)
4982                 return eenv->nrg.diff;
4983
4984         /* Compute normalized energy diff */
4985         nrg_delta = schedtune_normalize_energy(eenv->nrg.diff);
4986         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
4987
4988         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
4989                         eenv->nrg.delta,
4990                         eenv->cap.delta,
4991                         eenv->task);
4992
4993         /*
4994          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
4995          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
4996          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
4997          * function return a negative value each time the evaluation return a
4998          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
4999          * a scheduling decision
5000          */
5001         return -eenv->payoff;
5002 }
5003 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5004 #define energy_diff_evaluate(eenv) eenv->nrg.diff
5005 #endif
5006
5007 /*
5008  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
5009  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
5010  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
5011  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5012  * both are specified, the utilization is migrated.
5013  */
5014 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
5015 {
5016         struct sched_domain *sd;
5017         struct sched_group *sg;
5018         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5019
5020         struct energy_env eenv_before = {
5021                 .util_delta     = 0,
5022                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5023                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5024                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5025                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5026         };
5027
5028         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5029                 return 0;
5030
5031         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5032         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5033
5034         if (!sd)
5035                 return 0; /* Error */
5036
5037         sg = sd->groups;
5038
5039         do {
5040                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5041                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5042
5043                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5044                                 return 0; /* Invalid result abort */
5045                         energy_before += eenv_before.energy;
5046
5047                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5048                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5049                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5050
5051                         if (sched_group_energy(eenv))
5052                                 return 0; /* Invalid result abort */
5053                         energy_after += eenv->energy;
5054                 }
5055         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5056
5057         eenv->nrg.before = energy_before;
5058         eenv->nrg.after = energy_after;
5059         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5060         eenv->payoff = 0;
5061
5062         return energy_diff_evaluate(eenv);
5063 }
5064
5065 /*
5066  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5067  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5068  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5069  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5070  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5071  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5072  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5073  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5074  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5075  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5076  */
5077 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5078 {
5079         unsigned int master = current->wakee_flips;
5080         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5081         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5082
5083         if (master < slave)
5084                 swap(master, slave);
5085         if (slave < factor || master < slave * factor)
5086                 return 0;
5087         return 1;
5088 }
5089
5090 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5091 {
5092         s64 this_load, load;
5093         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5094         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5095         struct task_group *tg;
5096         unsigned long weight;
5097         int balanced;
5098
5099         idx       = sd->wake_idx;
5100         this_cpu  = smp_processor_id();
5101         prev_cpu  = task_cpu(p);
5102         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5103         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5104
5105         /*
5106          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5107          * effect of the currently running task from the load
5108          * of the current CPU:
5109          */
5110         if (sync) {
5111                 tg = task_group(current);
5112                 weight = current->se.avg.load_avg;
5113
5114                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5115                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5116         }
5117
5118         tg = task_group(p);
5119         weight = p->se.avg.load_avg;
5120
5121         /*
5122          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5123          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5124          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5125          * about that, so that's good too.
5126          *
5127          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5128          * task to be woken on this_cpu.
5129          */
5130         this_eff_load = 100;
5131         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5132
5133         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5134         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5135
5136         if (this_load > 0) {
5137                 this_eff_load *= this_load +
5138                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5139
5140                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5141         }
5142
5143         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5144
5145         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5146
5147         if (!balanced)
5148                 return 0;
5149
5150         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5151         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5152
5153         return 1;
5154 }
5155
5156 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5157 {
5158         return p->se.avg.util_avg;
5159 }
5160
5161 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5162
5163 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5164
5165 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5166 {
5167         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5168
5169         util += boosted_task_util(p);
5170
5171         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5172 }
5173
5174 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5175 {
5176         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5177         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5178
5179         if (capacity == max_capacity)
5180                 return true;
5181
5182         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5183                 return true;
5184
5185         return __task_fits(p, cpu, 0);
5186 }
5187
5188 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5189 {
5190         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5191 }
5192
5193 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5194 {
5195         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5196 }
5197
5198 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5199
5200 static unsigned long
5201 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5202 {
5203         unsigned long long margin = 0;
5204
5205         /*
5206          * Signal proportional compensation (SPC)
5207          *
5208          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5209          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5210          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5211          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5212          */
5213         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5214         margin *= boost;
5215
5216         /*
5217          * Fast integer division by constant:
5218          *  Constant   :                 (C) = 100
5219          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5220          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5221          *
5222          * Thus:
5223          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5224          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5225          *
5226          *
5227          */
5228         margin  *= 1311;
5229         margin >>= 17;
5230
5231         return margin;
5232 }
5233
5234 static inline unsigned int
5235 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5236 {
5237         unsigned int boost;
5238
5239 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5240         boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5241 #else
5242         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5243 #endif
5244         if (boost == 0)
5245                 return 0;
5246
5247         return schedtune_margin(util, boost);
5248 }
5249
5250 static inline unsigned long
5251 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5252 {
5253         unsigned int boost;
5254         unsigned long util;
5255         unsigned long margin;
5256
5257 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5258         boost = schedtune_task_boost(task);
5259 #else
5260         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5261 #endif
5262         if (boost == 0)
5263                 return 0;
5264
5265         util = task_util(task);
5266         margin = schedtune_margin(util, boost);
5267
5268         return margin;
5269 }
5270
5271 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5272
5273 static inline unsigned int
5274 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5275 {
5276         return 0;
5277 }
5278
5279 static inline unsigned int
5280 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5281 {
5282         return 0;
5283 }
5284
5285 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5286
5287 static inline unsigned long
5288 boosted_cpu_util(int cpu)
5289 {
5290         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5291         unsigned long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5292
5293         trace_sched_boost_cpu(cpu, util, margin);
5294
5295         return util + margin;
5296 }
5297
5298 static inline unsigned long
5299 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5300 {
5301         unsigned long util = task_util(task);
5302         unsigned long margin = schedtune_task_margin(task);
5303
5304         return util + margin;
5305 }
5306
5307 /*
5308  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5309  * domain.
5310  */
5311 static struct sched_group *
5312 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5313                   int this_cpu, int sd_flag)
5314 {
5315         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5316         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5317         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5318         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5319         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5320         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5321         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5322
5323         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5324                 load_idx = sd->wake_idx;
5325
5326         do {
5327                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5328                 int local_group;
5329                 int i;
5330
5331                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5332                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5333                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5334                         continue;
5335
5336                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5337                                                sched_group_cpus(group));
5338
5339                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5340                 avg_load = 0;
5341
5342                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5343                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5344                         if (local_group)
5345                                 load = source_load(i, load_idx);
5346                         else
5347                                 load = target_load(i, load_idx);
5348
5349                         avg_load += load;
5350
5351                         /*
5352                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5353                          * that can fit the task.
5354                          */
5355                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5356                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5357                                 fit_group = group;
5358                         }
5359
5360                         /*
5361                          * Look for group which has most spare capacity on a
5362                          * single cpu.
5363                          */
5364                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5365                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5366                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5367                                 spare_group = group;
5368                         }
5369                 }
5370
5371                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5372                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5373
5374                 if (local_group) {
5375                         this_load = avg_load;
5376                 } else if (avg_load < min_load) {
5377                         min_load = avg_load;
5378                         idlest = group;
5379                 }
5380         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5381
5382         if (fit_group)
5383                 return fit_group;
5384
5385         if (spare_group)
5386                 return spare_group;
5387
5388         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5389                 return NULL;
5390         return idlest;
5391 }
5392
5393 /*
5394  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5395  */
5396 static int
5397 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5398 {
5399         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5400         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5401         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5402         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5403         int shallowest_idle_cpu = -1;
5404         int i;
5405
5406         /* Traverse only the allowed CPUs */
5407         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5408                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5409                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5410                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5411                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5412                                 /*
5413                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5414                                  * has the smallest exit latency irrespective
5415                                  * of any idle timestamp.
5416                                  */
5417                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5418                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5419                                 shallowest_idle_cpu = i;
5420                         } else if (idle_cpu(i) &&
5421                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5422                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5423                                 /*
5424                                  * If equal or no active idle state, then
5425                                  * the most recently idled CPU might have
5426                                  * a warmer cache.
5427                                  */
5428                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5429                                 shallowest_idle_cpu = i;
5430                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5431                                 /*
5432                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5433                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5434                                  * fallback.
5435                                  */
5436                                 shallowest_idle_cpu = i;
5437                         }
5438                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5439                         load = weighted_cpuload(i);
5440                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5441                                 min_load = load;
5442                                 least_loaded_cpu = i;
5443                         }
5444                 }
5445         }
5446
5447         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5448 }
5449
5450 /*
5451  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5452  */
5453 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5454 {
5455         struct sched_domain *sd;
5456         struct sched_group *sg;
5457         int i = task_cpu(p);
5458
5459         if (idle_cpu(target))
5460                 return target;
5461
5462         /*
5463          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5464          */
5465         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5466                 return i;
5467
5468         /*
5469          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5470          */
5471         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5472         for_each_lower_domain(sd) {
5473                 sg = sd->groups;
5474                 do {
5475                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5476                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5477                                 goto next;
5478
5479                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5480                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5481                                         goto next;
5482                         }
5483
5484                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5485                                         tsk_cpus_allowed(p));
5486                         goto done;
5487 next:
5488                         sg = sg->next;
5489                 } while (sg != sd->groups);
5490         }
5491 done:
5492         return target;
5493 }
5494
5495 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5496 {
5497         struct sched_domain *sd;
5498         struct sched_group *sg, *sg_target;
5499         int target_max_cap = INT_MAX;
5500         int target_cpu = task_cpu(p);
5501         int i;
5502
5503         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5504
5505         if (!sd)
5506                 return target;
5507
5508         sg = sd->groups;
5509         sg_target = sg;
5510
5511         /*
5512          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5513          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5514          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5515          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5516          * point.
5517          */
5518         do {
5519                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5520                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5521
5522                 /*
5523                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5524                  * Ideally we should query the energy model for the right
5525                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5526                  */
5527                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5528                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5529                         sg_target = sg;
5530                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5531                 }
5532         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5533
5534         /* Find cpu with sufficient capacity */
5535         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5536                 /*
5537                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5538                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5539                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5540                  */
5541                 int new_util = cpu_util(i) + boosted_task_util(p);
5542
5543                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5544                         continue;
5545
5546                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5547                         target_cpu = i;
5548                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5549                                 break;
5550                 }
5551
5552                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5553                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5554                         target_cpu = i;
5555         }
5556
5557         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5558                 struct energy_env eenv = {
5559                         .util_delta     = task_util(p),
5560                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5561                         .dst_cpu        = target_cpu,
5562                         .task           = p,
5563                 };
5564
5565                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5566                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5567                         return target_cpu;
5568
5569                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5570                         return task_cpu(p);
5571         }
5572
5573         return target_cpu;
5574 }
5575
5576 /*
5577  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5578  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5579  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5580  *
5581  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5582  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5583  *
5584  * Returns the target cpu number.
5585  *
5586  * preempt must be disabled.
5587  */
5588 static int
5589 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5590 {
5591         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5592         int cpu = smp_processor_id();
5593         int new_cpu = prev_cpu;
5594         int want_affine = 0;
5595         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5596
5597         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5598                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5599                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5600                               energy_aware();
5601
5602         rcu_read_lock();
5603         for_each_domain(cpu, tmp) {
5604                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5605                         break;
5606
5607                 /*
5608                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5609                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5610                  */
5611                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5612                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5613                         affine_sd = tmp;
5614                         break;
5615                 }
5616
5617                 if (tmp->flags & sd_flag)
5618                         sd = tmp;
5619                 else if (!want_affine)
5620                         break;
5621         }
5622
5623         if (affine_sd) {
5624                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5625                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5626                         new_cpu = cpu;
5627         }
5628
5629         if (!sd) {
5630                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5631                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5632                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5633                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5634
5635         } else while (sd) {
5636                 struct sched_group *group;
5637                 int weight;
5638
5639                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5640                         sd = sd->child;
5641                         continue;
5642                 }
5643
5644                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5645                 if (!group) {
5646                         sd = sd->child;
5647                         continue;
5648                 }
5649
5650                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5651                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5652                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5653                         sd = sd->child;
5654                         continue;
5655                 }
5656
5657                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5658                 cpu = new_cpu;
5659                 weight = sd->span_weight;
5660                 sd = NULL;
5661                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5662                         if (weight <= tmp->span_weight)
5663                                 break;
5664                         if (tmp->flags & sd_flag)
5665                                 sd = tmp;
5666                 }
5667                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5668         }
5669         rcu_read_unlock();
5670
5671         return new_cpu;
5672 }
5673
5674 /*
5675  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5676  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5677  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5678  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5679  */
5680 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5681 {
5682         /*
5683          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5684          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5685          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5686          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5687          * load sounds not bad.
5688          */
5689         remove_entity_load_avg(&p->se);
5690
5691         /* Tell new CPU we are migrated */
5692         p->se.avg.last_update_time = 0;
5693
5694         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5695         p->se.exec_start = 0;
5696 }
5697
5698 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5699 {
5700         remove_entity_load_avg(&p->se);
5701 }
5702 #endif /* CONFIG_SMP */
5703
5704 static unsigned long
5705 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5706 {
5707         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5708
5709         /*
5710          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5711          * to virtual-time in his units.
5712          *
5713          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5714          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5715          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5716          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5717          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5718          *
5719          * This is especially important for buddies when the leftmost
5720          * task is higher priority than the buddy.
5721          */
5722         return calc_delta_fair(gran, se);
5723 }
5724
5725 /*
5726  * Should 'se' preempt 'curr'.
5727  *
5728  *             |s1
5729  *        |s2
5730  *   |s3
5731  *         g
5732  *      |<--->|c
5733  *
5734  *  w(c, s1) = -1
5735  *  w(c, s2) =  0
5736  *  w(c, s3) =  1
5737  *
5738  */
5739 static int
5740 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5741 {
5742         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5743
5744         if (vdiff <= 0)
5745                 return -1;
5746
5747         gran = wakeup_gran(curr, se);
5748         if (vdiff > gran)
5749                 return 1;
5750
5751         return 0;
5752 }
5753
5754 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5755 {
5756         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5757                 return;
5758
5759         for_each_sched_entity(se)
5760                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5761 }
5762
5763 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5764 {
5765         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5766                 return;
5767
5768         for_each_sched_entity(se)
5769                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5770 }
5771
5772 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5773 {
5774         for_each_sched_entity(se)
5775                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5776 }
5777
5778 /*
5779  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5780  */
5781 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5782 {
5783         struct task_struct *curr = rq->curr;
5784         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5785         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5786         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5787         int next_buddy_marked = 0;
5788
5789         if (unlikely(se == pse))
5790                 return;
5791
5792         /*
5793          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5794          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5795          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5796          * next-buddy nomination below.
5797          */
5798         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5799                 return;
5800
5801         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5802                 set_next_buddy(pse);
5803                 next_buddy_marked = 1;
5804         }
5805
5806         /*
5807          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5808          * wake up path.
5809          *
5810          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5811          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5812          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5813          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5814          * below.
5815          */
5816         if (test_tsk_need_resched(curr))
5817                 return;
5818
5819         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5820         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5821             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5822                 goto preempt;
5823
5824         /*
5825          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5826          * is driven by the tick):
5827          */
5828         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5829                 return;
5830
5831         find_matching_se(&se, &pse);
5832         update_curr(cfs_rq_of(se));
5833         BUG_ON(!pse);
5834         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5835                 /*
5836                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5837                  * triggering this preemption.
5838                  */
5839                 if (!next_buddy_marked)
5840                         set_next_buddy(pse);
5841                 goto preempt;
5842         }
5843
5844         return;
5845
5846 preempt:
5847         resched_curr(rq);
5848         /*
5849          * Only set the backward buddy when the current task is still
5850          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5851          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5852          * point, either of which can * drop the rq lock.
5853          *
5854          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5855          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5856          */
5857         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5858                 return;
5859
5860         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5861                 set_last_buddy(se);
5862 }
5863
5864 static struct task_struct *
5865 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5866 {
5867         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5868         struct sched_entity *se;
5869         struct task_struct *p;
5870         int new_tasks;
5871
5872 again:
5873 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5874         if (!cfs_rq->nr_running)
5875                 goto idle;
5876
5877         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5878                 goto simple;
5879
5880         /*
5881          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5882          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5883          *
5884          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5885          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5886          */
5887
5888         do {
5889                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5890
5891                 /*
5892                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5893                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5894                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5895                  * forget we've ever seen it.
5896                  */
5897                 if (curr) {
5898                         if (curr->on_rq)
5899                                 update_curr(cfs_rq);
5900                         else
5901                                 curr = NULL;
5902
5903                         /*
5904                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5905                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5906                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5907                          * be correct.
5908                          */
5909                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5910                                 goto simple;
5911                 }
5912
5913                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5914                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5915         } while (cfs_rq);
5916
5917         p = task_of(se);
5918
5919         /*
5920          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5921          * is a different task than we started out with, try and touch the
5922          * least amount of cfs_rqs.
5923          */
5924         if (prev != p) {
5925                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5926
5927                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5928                         int se_depth = se->depth;
5929                         int pse_depth = pse->depth;
5930
5931                         if (se_depth <= pse_depth) {
5932                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5933                                 pse = parent_entity(pse);
5934                         }
5935                         if (se_depth >= pse_depth) {
5936                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5937                                 se = parent_entity(se);
5938                         }
5939                 }
5940
5941                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5942                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5943         }
5944
5945         if (hrtick_enabled(rq))
5946                 hrtick_start_fair(rq, p);
5947
5948         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5949
5950         return p;
5951 simple:
5952         cfs_rq = &rq->cfs;
5953 #endif
5954
5955         if (!cfs_rq->nr_running)
5956                 goto idle;
5957
5958         put_prev_task(rq, prev);
5959
5960         do {
5961                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5962                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5963                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5964         } while (cfs_rq);
5965
5966         p = task_of(se);
5967
5968         if (hrtick_enabled(rq))
5969                 hrtick_start_fair(rq, p);
5970
5971         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5972
5973         return p;
5974
5975 idle:
5976         rq->misfit_task = 0;
5977         /*
5978          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5979          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5980          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5981          * re-start the picking loop.
5982          */
5983         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5984         new_tasks = idle_balance(rq);
5985         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5986         /*
5987          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5988          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5989          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5990          */
5991         if (new_tasks < 0)
5992                 return RETRY_TASK;
5993
5994         if (new_tasks > 0)
5995                 goto again;
5996
5997         return NULL;
5998 }
5999
6000 /*
6001  * Account for a descheduled task:
6002  */
6003 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6004 {
6005         struct sched_entity *se = &prev->se;
6006         struct cfs_rq *cfs_rq;
6007
6008         for_each_sched_entity(se) {
6009                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6010                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6011         }
6012 }
6013
6014 /*
6015  * sched_yield() is very simple
6016  *
6017  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6018  */
6019 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6020 {
6021         struct task_struct *curr = rq->curr;
6022         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6023         struct sched_entity *se = &curr->se;
6024
6025         /*
6026          * Are we the only task in the tree?
6027          */
6028         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6029                 return;
6030
6031         clear_buddies(cfs_rq, se);
6032
6033         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6034                 update_rq_clock(rq);
6035                 /*
6036                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6037                  */
6038                 update_curr(cfs_rq);
6039                 /*
6040                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6041                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6042                  * and double the fastpath cost.
6043                  */
6044                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6045         }
6046
6047         set_skip_buddy(se);
6048 }
6049
6050 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6051 {
6052         struct sched_entity *se = &p->se;
6053
6054         /* throttled hierarchies are not runnable */
6055         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6056                 return false;
6057
6058         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6059         set_next_buddy(se);
6060
6061         yield_task_fair(rq);
6062
6063         return true;
6064 }
6065
6066 #ifdef CONFIG_SMP
6067 /**************************************************
6068  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6069  *
6070  * BASICS
6071  *
6072  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6073  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6074  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6075  *
6076  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6077  *
6078  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6079  * W_i,0 is defined as:
6080  *
6081  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6082  *
6083  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6084  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6085  *
6086  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6087  * weight:
6088  *
6089  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6090  *
6091  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6092  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6093  * can also include other factors [XXX].
6094  *
6095  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6096  * directly from (1):
6097  *
6098  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6099  *
6100  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6101  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6102  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6103  *
6104  * [XXX expand on:
6105  *     - infeasible weights;
6106  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6107  *
6108  *
6109  * SCHED DOMAINS
6110  *
6111  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6112  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6113  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6114  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6115  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6116  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6117  * the groups.
6118  *
6119  * This yields:
6120  *
6121  *     log_2 n     1     n
6122  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6123  *     i = 0      2^i   2^i
6124  *                               `- size of each group
6125  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6126  *         |         `- freq
6127  *         `- sum over all levels
6128  *
6129  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6130  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6131  *
6132  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6133  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6134  *
6135  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6136  *
6137  *             log_2 n     
6138  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6139  *             k = 0
6140  *
6141  * And you'll find that:
6142  *
6143  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6144  *
6145  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6146  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6147  * of:
6148  *
6149  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6150  *
6151  *
6152  * WORK CONSERVING
6153  *
6154  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6155  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6156  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6157  *
6158  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6159  * time.
6160  *
6161  * [XXX more?]
6162  *
6163  *
6164  * CGROUPS
6165  *
6166  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6167  *
6168  *                                s_k,i
6169  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6170  *                                 S_k
6171  *
6172  * Where
6173  *
6174  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6175  *
6176  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6177  *
6178  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6179  * property.
6180  *
6181  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6182  *      rewrite all of this once again.]
6183  */ 
6184
6185 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6186
6187 enum fbq_type { regular, remote, all };
6188
6189 enum group_type {
6190         group_other = 0,
6191         group_misfit_task,
6192         group_imbalanced,
6193         group_overloaded,
6194 };
6195
6196 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6197 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6198 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6199 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6200
6201 struct lb_env {
6202         struct sched_domain     *sd;
6203
6204         struct rq               *src_rq;
6205         int                     src_cpu;
6206
6207         int                     dst_cpu;
6208         struct rq               *dst_rq;
6209
6210         struct cpumask          *dst_grpmask;
6211         int                     new_dst_cpu;
6212         enum cpu_idle_type      idle;
6213         long                    imbalance;
6214         unsigned int            src_grp_nr_running;
6215         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6216         struct cpumask          *cpus;
6217
6218         unsigned int            flags;
6219
6220         unsigned int            loop;
6221         unsigned int            loop_break;
6222         unsigned int            loop_max;
6223
6224         enum fbq_type           fbq_type;
6225         enum group_type         busiest_group_type;
6226         struct list_head        tasks;
6227 };
6228
6229 /*
6230  * Is this task likely cache-hot:
6231  */
6232 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6233 {
6234         s64 delta;
6235
6236         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6237
6238         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6239                 return 0;
6240
6241         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6242                 return 0;
6243
6244         /*
6245          * Buddy candidates are cache hot:
6246          */
6247         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6248                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6249                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6250                 return 1;
6251
6252         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6253                 return 1;
6254         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6255                 return 0;
6256
6257         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6258
6259         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6260 }
6261
6262 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6263 /*
6264  * Returns 1, if task migration degrades locality
6265  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6266  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6267  */
6268 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6269 {
6270         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6271         unsigned long src_faults, dst_faults;
6272         int src_nid, dst_nid;
6273
6274         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6275                 return -1;
6276
6277         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6278                 return -1;
6279
6280         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6281         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6282
6283         if (src_nid == dst_nid)
6284                 return -1;
6285
6286         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6287         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6288                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6289                         return 1;
6290                 else
6291                         return -1;
6292         }
6293
6294         /* Encourage migration to the preferred node. */
6295         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6296                 return 0;
6297
6298         if (numa_group) {
6299                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6300                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6301         } else {
6302                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6303                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6304         }
6305
6306         return dst_faults < src_faults;
6307 }
6308
6309 #else
6310 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6311                                              struct lb_env *env)
6312 {
6313         return -1;
6314 }
6315 #endif
6316
6317 /*
6318  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6319  */
6320 static
6321 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6322 {
6323         int tsk_cache_hot;
6324
6325         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6326
6327         /*
6328          * We do not migrate tasks that are:
6329          * 1) throttled_lb_pair, or
6330          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6331          * 3) running (obviously), or
6332          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6333          */
6334         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6335                 return 0;
6336
6337         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6338                 int cpu;
6339
6340                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6341
6342                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6343
6344                 /*
6345                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6346                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6347                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6348                  *
6349                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6350                  * one in current iteration.
6351                  */
6352                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6353                         return 0;
6354
6355                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6356                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6357                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6358                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6359                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6360                                 break;
6361                         }
6362                 }
6363
6364                 return 0;
6365         }
6366
6367         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6368         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6369
6370         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6371                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6372                 return 0;
6373         }
6374
6375         /*
6376          * Aggressive migration if:
6377          * 1) destination numa is preferred
6378          * 2) task is cache cold, or
6379          * 3) too many balance attempts have failed.
6380          */
6381         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6382         if (tsk_cache_hot == -1)
6383                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6384
6385         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6386             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6387                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6388                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6389                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6390                 }
6391                 return 1;
6392         }
6393
6394         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6395         return 0;
6396 }
6397
6398 /*
6399  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6400  */
6401 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6402 {
6403         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6404
6405         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6406         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6407         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6408 }
6409
6410 /*
6411  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6412  * part of active balancing operations within "domain".
6413  *
6414  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6415  */
6416 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6417 {
6418         struct task_struct *p, *n;
6419
6420         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6421
6422         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6423                 if (!can_migrate_task(p, env))
6424                         continue;
6425
6426                 detach_task(p, env);
6427
6428                 /*
6429                  * Right now, this is only the second place where
6430                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6431                  * so we can safely collect stats here rather than
6432                  * inside detach_tasks().
6433                  */
6434                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6435                 return p;
6436         }
6437         return NULL;
6438 }
6439
6440 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6441
6442 /*
6443  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6444  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6445  *
6446  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6447  */
6448 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6449 {
6450         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6451         struct task_struct *p;
6452         unsigned long load;
6453         int detached = 0;
6454
6455         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6456
6457         if (env->imbalance <= 0)
6458                 return 0;
6459
6460         while (!list_empty(tasks)) {
6461                 /*
6462                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6463                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6464                  */
6465                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6466                         break;
6467
6468                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6469
6470                 env->loop++;
6471                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6472                 if (env->loop > env->loop_max)
6473                         break;
6474
6475                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6476                 if (env->loop > env->loop_break) {
6477                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6478                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6479                         break;
6480                 }
6481
6482                 if (!can_migrate_task(p, env))
6483                         goto next;
6484
6485                 load = task_h_load(p);
6486
6487                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6488                         goto next;
6489
6490                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6491                         goto next;
6492
6493                 detach_task(p, env);
6494                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6495
6496                 detached++;
6497                 env->imbalance -= load;
6498
6499 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6500                 /*
6501                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6502                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6503                  * the critical section.
6504                  */
6505                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6506                         break;
6507 #endif
6508
6509                 /*
6510                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6511                  * weighted load.
6512                  */
6513                 if (env->imbalance <= 0)
6514                         break;
6515
6516                 continue;
6517 next:
6518                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6519         }
6520
6521         /*
6522          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6523          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6524          * than inside detach_one_task().
6525          */
6526         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6527
6528         return detached;
6529 }
6530
6531 /*
6532  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6533  */
6534 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6535 {
6536         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6537
6538         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6539         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6540         activate_task(rq, p, 0);
6541         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6542 }
6543
6544 /*
6545  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6546  * its new rq.
6547  */
6548 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6549 {
6550         raw_spin_lock(&rq->lock);
6551         attach_task(rq, p);
6552         /*
6553          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6554          */
6555         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6556         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6557 }
6558
6559 /*
6560  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6561  * new rq.
6562  */
6563 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6564 {
6565         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6566         struct task_struct *p;
6567
6568         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6569
6570         while (!list_empty(tasks)) {
6571                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6572                 list_del_init(&p->se.group_node);
6573
6574                 attach_task(env->dst_rq, p);
6575         }
6576
6577         /*
6578          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6579          */
6580         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6581
6582         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6583 }
6584
6585 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6586 static void update_blocked_averages(int cpu)
6587 {
6588         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6589         struct cfs_rq *cfs_rq;
6590         unsigned long flags;
6591
6592         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6593         update_rq_clock(rq);
6594
6595         /*
6596          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6597          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6598          */
6599         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6600                 /* throttled entities do not contribute to load */
6601                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6602                         continue;
6603
6604                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6605                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6606         }
6607         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6608 }
6609
6610 /*
6611  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6612  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6613  * group is a fraction of its parents load.
6614  */
6615 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6616 {
6617         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6618         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6619         unsigned long now = jiffies;
6620         unsigned long load;
6621
6622         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6623                 return;
6624
6625         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6626         for_each_sched_entity(se) {
6627                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6628                 cfs_rq->h_load_next = se;
6629                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6630                         break;
6631         }
6632
6633         if (!se) {
6634                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6635                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6636         }
6637
6638         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6639                 load = cfs_rq->h_load;
6640                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6641                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6642                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6643                 cfs_rq->h_load = load;
6644                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6645         }
6646 }
6647
6648 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6649 {
6650         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6651
6652         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6653         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6654                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6655 }
6656 #else
6657 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6658 {
6659         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6660         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6661         unsigned long flags;
6662
6663         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6664         update_rq_clock(rq);
6665         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6666         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6667 }
6668
6669 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6670 {
6671         return p->se.avg.load_avg;
6672 }
6673 #endif
6674
6675 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6676
6677 /*
6678  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6679  */
6680 struct sg_lb_stats {
6681         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6682         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6683         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6684         unsigned long load_per_task;
6685         unsigned long group_capacity;
6686         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6687         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6688         unsigned int idle_cpus;
6689         unsigned int group_weight;
6690         enum group_type group_type;
6691         int group_no_capacity;
6692         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6693 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6694         unsigned int nr_numa_running;
6695         unsigned int nr_preferred_running;
6696 #endif
6697 };
6698
6699 /*
6700  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6701  *               during load balancing.
6702  */
6703 struct sd_lb_stats {
6704         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6705         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6706         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6707         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6708         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6709
6710         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6711         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6712 };
6713
6714 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6715 {
6716         /*
6717          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6718          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6719          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6720          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6721          */
6722         *sds = (struct sd_lb_stats){
6723                 .busiest = NULL,
6724                 .local = NULL,
6725                 .total_load = 0UL,
6726                 .total_capacity = 0UL,
6727                 .busiest_stat = {
6728                         .avg_load = 0UL,
6729                         .sum_nr_running = 0,
6730                         .group_type = group_other,
6731                 },
6732         };
6733 }
6734
6735 /**
6736  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6737  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6738  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6739  *
6740  * Return: The load index.
6741  */
6742 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6743                                         enum cpu_idle_type idle)
6744 {
6745         int load_idx;
6746
6747         switch (idle) {
6748         case CPU_NOT_IDLE:
6749                 load_idx = sd->busy_idx;
6750                 break;
6751
6752         case CPU_NEWLY_IDLE:
6753                 load_idx = sd->newidle_idx;
6754                 break;
6755         default:
6756                 load_idx = sd->idle_idx;
6757                 break;
6758         }
6759
6760         return load_idx;
6761 }
6762
6763 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6764 {
6765         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6766         u64 total, used, age_stamp, avg;
6767         s64 delta;
6768
6769         /*
6770          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6771          * we read them once before doing sanity checks on them.
6772          */
6773         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6774         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6775         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6776
6777         if (unlikely(delta < 0))
6778                 delta = 0;
6779
6780         total = sched_avg_period() + delta;
6781
6782         used = div_u64(avg, total);
6783
6784         /*
6785          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6786          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6787          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6788          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6789          */
6790         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6791
6792         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6793                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6794
6795         return 1;
6796 }
6797
6798 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6799 {
6800         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6801         mcc->val = 0;
6802         mcc->cpu = -1;
6803 }
6804
6805 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6806 {
6807         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6808         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6809         struct max_cpu_capacity *mcc;
6810         unsigned long max_capacity;
6811         int max_cap_cpu;
6812         unsigned long flags;
6813
6814         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6815
6816         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6817
6818         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6819         max_capacity = mcc->val;
6820         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6821
6822         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6823             (max_capacity < capacity)) {
6824                 mcc->val = capacity;
6825                 mcc->cpu = cpu;
6826 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6827                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6828                 //pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6829                 goto skip_unlock;
6830 #endif
6831         }
6832         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6833
6834 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6835         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6836         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6837
6838         if (!capacity)
6839                 capacity = 1;
6840
6841         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6842         sdg->sgc->capacity = capacity;
6843         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6844 }
6845
6846 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6847 {
6848         struct sched_domain *child = sd->child;
6849         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6850         unsigned long capacity, max_capacity;
6851         unsigned long interval;
6852
6853         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6854         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6855         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6856
6857         if (!child) {
6858                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6859                 return;
6860         }
6861
6862         capacity = 0;
6863         max_capacity = 0;
6864
6865         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6866                 /*
6867                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6868                  * span the current group.
6869                  */
6870
6871                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6872                         struct sched_group_capacity *sgc;
6873                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6874
6875                         /*
6876                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6877                          * gets here before we've attached the domains to the
6878                          * runqueues.
6879                          *
6880                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6881                          * in update_cpu_capacity().
6882                          *
6883                          * This avoids capacity from being 0 and
6884                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6885                          */
6886                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6887                                 capacity += capacity_of(cpu);
6888                         } else {
6889                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6890                                 capacity += sgc->capacity;
6891                         }
6892
6893                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6894                 }
6895         } else  {
6896                 /*
6897                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6898                  * span the current group.
6899                  */ 
6900
6901                 group = child->groups;
6902                 do {
6903                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6904
6905                         capacity += sgc->capacity;
6906                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6907                         group = group->next;
6908                 } while (group != child->groups);
6909         }
6910
6911         sdg->sgc->capacity = capacity;
6912         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6913 }
6914
6915 /*
6916  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6917  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6918  * Return true is the capacity is reduced
6919  */
6920 static inline int
6921 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6922 {
6923         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6924                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6925 }
6926
6927 /*
6928  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6929  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6930  *
6931  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6932  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6933  * Something like:
6934  *
6935  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6936  *              *     * * *
6937  *
6938  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6939  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6940  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6941  *
6942  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6943  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6944  * moving tasks due to affinity constraints.
6945  *
6946  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6947  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6948  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6949  * to create an effective group imbalance.
6950  *
6951  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6952  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6953  * subtle and fragile situation.
6954  */
6955
6956 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6957 {
6958         return group->sgc->imbalance;
6959 }
6960
6961 /*
6962  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6963  * be used by some tasks.
6964  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6965  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6966  * available capacity for CFS tasks.
6967  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6968  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6969  * capacity in meaningful for the load balancer.
6970  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6971  * any benefit for the load balance.
6972  */
6973 static inline bool
6974 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6975 {
6976         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6977                 return true;
6978
6979         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6980                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6981                 return true;
6982
6983         return false;
6984 }
6985
6986 /*
6987  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6988  *  handle.
6989  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6990  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6991  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6992  *  false.
6993  */
6994 static inline bool
6995 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6996 {
6997         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6998                 return false;
6999
7000         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7001                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7002                 return true;
7003
7004         return false;
7005 }
7006
7007
7008 /*
7009  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7010  * per-cpu capacity than sched_group ref.
7011  */
7012 static inline bool
7013 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7014 {
7015         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
7016                                                         ref->sgc->max_capacity;
7017 }
7018
7019 static inline enum
7020 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7021                           struct sg_lb_stats *sgs)
7022 {
7023         if (sgs->group_no_capacity)
7024                 return group_overloaded;
7025
7026         if (sg_imbalanced(group))
7027                 return group_imbalanced;
7028
7029         if (sgs->group_misfit_task)
7030                 return group_misfit_task;
7031
7032         return group_other;
7033 }
7034
7035 /**
7036  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7037  * @env: The load balancing environment.
7038  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7039  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7040  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7041  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7042  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7043  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7044  */
7045 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7046                         struct sched_group *group, int load_idx,
7047                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7048                         bool *overload, bool *overutilized)
7049 {
7050         unsigned long load;
7051         int i;
7052
7053         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7054
7055         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7056                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7057
7058                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7059                 if (local_group)
7060                         load = target_load(i, load_idx);
7061                 else
7062                         load = source_load(i, load_idx);
7063
7064                 sgs->group_load += load;
7065                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7066                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7067
7068                 if (rq->nr_running > 1)
7069                         *overload = true;
7070
7071 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7072                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7073                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7074 #endif
7075                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7076                 if (idle_cpu(i))
7077                         sgs->idle_cpus++;
7078
7079                 if (cpu_overutilized(i)) {
7080                         *overutilized = true;
7081                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7082                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7083                 }
7084         }
7085
7086         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7087         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7088         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7089
7090         if (sgs->sum_nr_running)
7091                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7092
7093         sgs->group_weight = group->group_weight;
7094
7095         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7096         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7097 }
7098
7099 /**
7100  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7101  * @env: The load balancing environment.
7102  * @sds: sched_domain statistics
7103  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7104  * @sgs: sched_group statistics
7105  *
7106  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7107  * busiest group.
7108  *
7109  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7110  * busiest group. %false otherwise.
7111  */
7112 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7113                                    struct sd_lb_stats *sds,
7114                                    struct sched_group *sg,
7115                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7116 {
7117         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7118
7119         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7120                 return true;
7121
7122         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7123                 return false;
7124
7125         /*
7126          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7127          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7128          */
7129         if (sgs->group_type == group_other &&
7130             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7131                 return false;
7132
7133         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7134                 return false;
7135
7136         /*
7137          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7138          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7139          */
7140         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7141             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7142                 return false;
7143
7144         /* This is the busiest node in its class. */
7145         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7146                 return true;
7147
7148         /*
7149          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7150          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7151          * higher than ourself as busy.
7152          */
7153         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7154                 if (!sds->busiest)
7155                         return true;
7156
7157                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7158                         return true;
7159         }
7160
7161         return false;
7162 }
7163
7164 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7165 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7166 {
7167         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7168                 return regular;
7169         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7170                 return remote;
7171         return all;
7172 }
7173
7174 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7175 {
7176         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7177                 return regular;
7178         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7179                 return remote;
7180         return all;
7181 }
7182 #else
7183 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7184 {
7185         return all;
7186 }
7187
7188 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7189 {
7190         return regular;
7191 }
7192 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7193
7194 /**
7195  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7196  * @env: The load balancing environment.
7197  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7198  */
7199 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7200 {
7201         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7202         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7203         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7204         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7205         bool overload = false, overutilized = false;
7206
7207         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7208                 prefer_sibling = 1;
7209
7210         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7211
7212         do {
7213                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7214                 int local_group;
7215
7216                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7217                 if (local_group) {
7218                         sds->local = sg;
7219                         sgs = &sds->local_stat;
7220
7221                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7222                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7223                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7224                 }
7225
7226                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7227                                                 &overload, &overutilized);
7228
7229                 if (local_group)
7230                         goto next_group;
7231
7232                 /*
7233                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7234                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7235                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7236                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7237                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7238                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7239                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7240                  * the tasks on the system).
7241                  */
7242                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7243                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7244                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7245                         sgs->group_no_capacity = 1;
7246                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7247                 }
7248
7249                 /*
7250                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7251                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7252                  */
7253                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7254                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7255                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7256                         sgs->group_type = group_other;
7257
7258                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7259                         sds->busiest = sg;
7260                         sds->busiest_stat = *sgs;
7261                 }
7262
7263 next_group:
7264                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7265                 sds->total_load += sgs->group_load;
7266                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7267
7268                 sg = sg->next;
7269         } while (sg != env->sd->groups);
7270
7271         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7272                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7273
7274         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7275
7276         if (!env->sd->parent) {
7277                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7278                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7279                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7280
7281                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7282                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7283                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7284         } else {
7285                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7286                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7287         }
7288 }
7289
7290 /**
7291  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7292  *                      sched doman.
7293  *
7294  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7295  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7296  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7297  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7298  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7299  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7300  *
7301  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7302  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7303  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7304  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7305  * number.
7306  *
7307  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7308  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7309  *
7310  * @env: The load balancing environment.
7311  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7312  */
7313 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7314 {
7315         int busiest_cpu;
7316
7317         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7318                 return 0;
7319
7320         if (!sds->busiest)
7321                 return 0;
7322
7323         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7324         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7325                 return 0;
7326
7327         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7328                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7329                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7330
7331         return 1;
7332 }
7333
7334 /**
7335  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7336  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7337  *                      load balancing.
7338  * @env: The load balancing environment.
7339  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7340  */
7341 static inline
7342 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7343 {
7344         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7345         unsigned int imbn = 2;
7346         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7347         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7348
7349         local = &sds->local_stat;
7350         busiest = &sds->busiest_stat;
7351
7352         if (!local->sum_nr_running)
7353                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7354         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7355                 imbn = 1;
7356
7357         scaled_busy_load_per_task =
7358                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7359                 busiest->group_capacity;
7360
7361         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7362             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7363                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7364                 return;
7365         }
7366
7367         /*
7368          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7369          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7370          * moving them.
7371          */
7372
7373         capa_now += busiest->group_capacity *
7374                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7375         capa_now += local->group_capacity *
7376                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7377         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7378
7379         /* Amount of load we'd subtract */
7380         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7381                 capa_move += busiest->group_capacity *
7382                             min(busiest->load_per_task,
7383                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7384         }
7385
7386         /* Amount of load we'd add */
7387         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7388             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7389                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7390                       local->group_capacity;
7391         } else {
7392                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7393                       local->group_capacity;
7394         }
7395         capa_move += local->group_capacity *
7396                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7397         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7398
7399         /* Move if we gain throughput */
7400         if (capa_move > capa_now)
7401                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7402 }
7403
7404 /**
7405  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7406  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7407  * @env: load balance environment
7408  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7409  */
7410 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7411 {
7412         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7413         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7414
7415         local = &sds->local_stat;
7416         busiest = &sds->busiest_stat;
7417
7418         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7419                 /*
7420                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7421                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7422                  */
7423                 busiest->load_per_task =
7424                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7425         }
7426
7427         /*
7428          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7429          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7430          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7431          */
7432         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7433             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7434                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7435                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7436                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7437                         return;
7438                 }
7439
7440                 /*
7441                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7442                  * cycles to maximize throughput
7443                  */
7444                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7445                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7446                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7447                         return;
7448                 }
7449
7450                 env->imbalance = 0;
7451                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7452         }
7453
7454         /*
7455          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7456          */
7457         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7458             local->group_type   == group_overloaded) {
7459                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7460                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7461                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7462                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7463                 else
7464                         load_above_capacity = ~0UL;
7465         }
7466
7467         /*
7468          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7469          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7470          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7471          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7472          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7473          * for the minimum possible imbalance.
7474          */
7475         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7476
7477         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7478         env->imbalance = min(
7479                 max_pull * busiest->group_capacity,
7480                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7481         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7482
7483         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7484         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7485                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7486                                      busiest->group_misfit_task);
7487
7488         /*
7489          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7490          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7491          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7492          * moved
7493          */
7494         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7495                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7496 }
7497
7498 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7499
7500 /**
7501  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7502  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7503  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7504  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7505  * such a group exists.
7506  *
7507  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7508  * to restore balance.
7509  *
7510  * @env: The load balancing environment.
7511  *
7512  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7513  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7514  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7515  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7516  */
7517 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7518 {
7519         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7520         struct sd_lb_stats sds;
7521
7522         init_sd_lb_stats(&sds);
7523
7524         /*
7525          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7526          * this level.
7527          */
7528         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7529
7530         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7531                 goto out_balanced;
7532
7533         local = &sds.local_stat;
7534         busiest = &sds.busiest_stat;
7535
7536         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7537         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7538             check_asym_packing(env, &sds))
7539                 return sds.busiest;
7540
7541         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7542         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7543                 goto out_balanced;
7544
7545         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7546                                                 / sds.total_capacity;
7547
7548         /*
7549          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7550          * work because they assume all things are equal, which typically
7551          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7552          */
7553         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7554                 goto force_balance;
7555
7556         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7557         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7558             busiest->group_no_capacity)
7559                 goto force_balance;
7560
7561         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7562         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7563                 goto force_balance;
7564         }
7565
7566         /*
7567          * If the local group is busier than the selected busiest group
7568          * don't try and pull any tasks.
7569          */
7570         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7571                 goto out_balanced;
7572
7573         /*
7574          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7575          * average load.
7576          */
7577         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7578                 goto out_balanced;
7579
7580         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7581                 /*
7582                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7583                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7584                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7585                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7586                  * might end up to just move the imbalance on another group
7587                  */
7588                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7589                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7590                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7591                         goto out_balanced;
7592         } else {
7593                 /*
7594                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7595                  * imbalance_pct to be conservative.
7596                  */
7597                 if (100 * busiest->avg_load <=
7598                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7599                         goto out_balanced;
7600         }
7601
7602 force_balance:
7603         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7604         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7605         calculate_imbalance(env, &sds);
7606         return sds.busiest;
7607
7608 out_balanced:
7609         env->imbalance = 0;
7610         return NULL;
7611 }
7612
7613 /*
7614  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7615  */
7616 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7617                                      struct sched_group *group)
7618 {
7619         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7620         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7621         int i;
7622
7623         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7624                 unsigned long capacity, wl;
7625                 enum fbq_type rt;
7626
7627                 rq = cpu_rq(i);
7628                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7629
7630                 /*
7631                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7632                  *  - regular: there are !numa tasks
7633                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7634                  *  - all:     there is no distinction
7635                  *
7636                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7637                  * ignore those when there's better options.
7638                  *
7639                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7640                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7641                  * queue by moving tasks around inside the node.
7642                  *
7643                  * If we cannot move enough load due to this classification
7644                  * the next pass will adjust the group classification and
7645                  * allow migration of more tasks.
7646                  *
7647                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7648                  */
7649                 if (rt > env->fbq_type)
7650                         continue;
7651
7652                 capacity = capacity_of(i);
7653
7654                 wl = weighted_cpuload(i);
7655
7656                 /*
7657                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7658                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7659                  */
7660
7661                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7662                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7663                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7664                         continue;
7665
7666                 /*
7667                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7668                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7669                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7670                  * potentially running at a lower capacity.
7671                  *
7672                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7673                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7674                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7675                  * our previous maximum.
7676                  */
7677                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7678                         busiest_load = wl;
7679                         busiest_capacity = capacity;
7680                         busiest = rq;
7681                 }
7682         }
7683
7684         return busiest;
7685 }
7686
7687 /*
7688  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7689  * so long as it is large enough.
7690  */
7691 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7692
7693 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7694 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7695
7696 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7697 {
7698         struct sched_domain *sd = env->sd;
7699
7700         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7701
7702                 /*
7703                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7704                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7705                  * lowest numbered CPUs.
7706                  */
7707                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7708                         return 1;
7709         }
7710
7711         /*
7712          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7713          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7714          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7715          * available on dst_cpu.
7716          */
7717         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7718             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7719                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7720                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7721                         return 1;
7722         }
7723
7724         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7725                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7726                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7727                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7728                         return 1;
7729         }
7730
7731         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7732 }
7733
7734 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7735
7736 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7737 {
7738         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7739         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7740         int cpu, balance_cpu = -1;
7741
7742         /*
7743          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7744          * to do the newly idle load balance.
7745          */
7746         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7747                 return 1;
7748
7749         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7750         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7751         /* Try to find first idle cpu */
7752         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7753                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7754                         continue;
7755
7756                 balance_cpu = cpu;
7757                 break;
7758         }
7759
7760         if (balance_cpu == -1)
7761                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7762
7763         /*
7764          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7765          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7766          */
7767         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7768 }
7769
7770 /*
7771  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7772  * tasks if there is an imbalance.
7773  */
7774 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7775                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7776                         int *continue_balancing)
7777 {
7778         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7779         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7780         struct sched_group *group;
7781         struct rq *busiest;
7782         unsigned long flags;
7783         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7784
7785         struct lb_env env = {
7786                 .sd             = sd,
7787                 .dst_cpu        = this_cpu,
7788                 .dst_rq         = this_rq,
7789                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7790                 .idle           = idle,
7791                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7792                 .cpus           = cpus,
7793                 .fbq_type       = all,
7794                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7795         };
7796
7797         /*
7798          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7799          * other cpus in our group
7800          */
7801         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7802                 env.dst_grpmask = NULL;
7803
7804         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7805
7806         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7807
7808 redo:
7809         if (!should_we_balance(&env)) {
7810                 *continue_balancing = 0;
7811                 goto out_balanced;
7812         }
7813
7814         group = find_busiest_group(&env);
7815         if (!group) {
7816                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7817                 goto out_balanced;
7818         }
7819
7820         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7821         if (!busiest) {
7822                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7823                 goto out_balanced;
7824         }
7825
7826         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7827
7828         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7829
7830         env.src_cpu = busiest->cpu;
7831         env.src_rq = busiest;
7832
7833         ld_moved = 0;
7834         if (busiest->nr_running > 1) {
7835                 /*
7836                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7837                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7838                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7839                  * correctly treated as an imbalance.
7840                  */
7841                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7842                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7843
7844 more_balance:
7845                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7846
7847                 /*
7848                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7849                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7850                  */
7851                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7852                 /*
7853                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7854                  */
7855                 if (cur_ld_moved)
7856                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7857
7858                 /*
7859                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7860                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7861                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7862                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7863                  * See task_rq_lock() family for the details.
7864                  */
7865
7866                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7867
7868                 if (cur_ld_moved) {
7869                         attach_tasks(&env);
7870                         ld_moved += cur_ld_moved;
7871                 }
7872
7873                 local_irq_restore(flags);
7874
7875                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7876                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7877                         goto more_balance;
7878                 }
7879
7880                 /*
7881                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7882                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7883                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7884                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7885                  * sched_group.
7886                  *
7887                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7888                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7889                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7890                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7891                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7892                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7893                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7894                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7895                  * This however should not happen so much in practice and
7896                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7897                  * excess load moved.
7898                  */
7899                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7900
7901                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7902                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7903
7904                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7905                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7906                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7907                         env.loop         = 0;
7908                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7909
7910                         /*
7911                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7912                          * need to continue with same src_cpu.
7913                          */
7914                         goto more_balance;
7915                 }
7916
7917                 /*
7918                  * We failed to reach balance because of affinity.
7919                  */
7920                 if (sd_parent) {
7921                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7922
7923                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7924                                 *group_imbalance = 1;
7925                 }
7926
7927                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7928                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7929                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7930                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7931                                 env.loop = 0;
7932                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7933                                 goto redo;
7934                         }
7935                         goto out_all_pinned;
7936                 }
7937         }
7938
7939         if (!ld_moved) {
7940                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7941                 /*
7942                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7943                  * We do not want newidle balance, which can be very
7944                  * frequent, pollute the failure counter causing
7945                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7946                  */
7947                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7948                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7949                                 sd->nr_balance_failed++;
7950
7951                 if (need_active_balance(&env)) {
7952                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7953
7954                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7955                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7956                          * moved to this_cpu
7957                          */
7958                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7959                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7960                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7961                                                             flags);
7962                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7963                                 goto out_one_pinned;
7964                         }
7965
7966                         /*
7967                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7968                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7969                          * only after active load balance is finished.
7970                          */
7971                         if (!busiest->active_balance) {
7972                                 busiest->active_balance = 1;
7973                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7974                                 active_balance = 1;
7975                         }
7976                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7977
7978                         if (active_balance) {
7979                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7980                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7981                                         &busiest->active_balance_work);
7982                         }
7983
7984                         /*
7985                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7986                          * counter.
7987                          */
7988                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7989                 }
7990         } else
7991                 sd->nr_balance_failed = 0;
7992
7993         if (likely(!active_balance)) {
7994                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7995                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7996         } else {
7997                 /*
7998                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7999                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8000                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8001                  * detach_tasks).
8002                  */
8003                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8004                         sd->balance_interval *= 2;
8005         }
8006
8007         goto out;
8008
8009 out_balanced:
8010         /*
8011          * We reach balance although we may have faced some affinity
8012          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8013          */
8014         if (sd_parent) {
8015                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8016
8017                 if (*group_imbalance)
8018                         *group_imbalance = 0;
8019         }
8020
8021 out_all_pinned:
8022         /*
8023          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8024          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8025          * can try to migrate them.
8026          */
8027         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
8028
8029         sd->nr_balance_failed = 0;
8030
8031 out_one_pinned:
8032         /* tune up the balancing interval */
8033         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8034                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8035                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8036                 sd->balance_interval *= 2;
8037
8038         ld_moved = 0;
8039 out:
8040         return ld_moved;
8041 }
8042
8043 static inline unsigned long
8044 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8045 {
8046         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8047
8048         if (cpu_busy)
8049                 interval *= sd->busy_factor;
8050
8051         /* scale ms to jiffies */
8052         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8053         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8054
8055         return interval;
8056 }
8057
8058 static inline void
8059 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8060 {
8061         unsigned long interval, next;
8062
8063         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8064         next = sd->last_balance + interval;
8065
8066         if (time_after(*next_balance, next))
8067                 *next_balance = next;
8068 }
8069
8070 /*
8071  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8072  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8073  */
8074 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8075 {
8076         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8077         int this_cpu = this_rq->cpu;
8078         struct sched_domain *sd;
8079         int pulled_task = 0;
8080         u64 curr_cost = 0;
8081
8082         idle_enter_fair(this_rq);
8083
8084         /*
8085          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8086          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8087          */
8088         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8089
8090         if (!energy_aware() &&
8091             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8092              !this_rq->rd->overload)) {
8093                 rcu_read_lock();
8094                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8095                 if (sd)
8096                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8097                 rcu_read_unlock();
8098
8099                 goto out;
8100         }
8101
8102         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8103
8104         update_blocked_averages(this_cpu);
8105         rcu_read_lock();
8106         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8107                 int continue_balancing = 1;
8108                 u64 t0, domain_cost;
8109
8110                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8111                         continue;
8112
8113                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8114                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8115                         break;
8116                 }
8117
8118                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8119                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8120
8121                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8122                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8123                                                    &continue_balancing);
8124
8125                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8126                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8127                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8128
8129                         curr_cost += domain_cost;
8130                 }
8131
8132                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8133
8134                 /*
8135                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8136                  * now runnable tasks on this rq.
8137                  */
8138                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8139                         break;
8140         }
8141         rcu_read_unlock();
8142
8143         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8144
8145         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8146                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8147
8148         /*
8149          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8150          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8151          * pretend we pulled a task.
8152          */
8153         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8154                 pulled_task = 1;
8155
8156 out:
8157         /* Move the next balance forward */
8158         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8159                 this_rq->next_balance = next_balance;
8160
8161         /* Is there a task of a high priority class? */
8162         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8163                 pulled_task = -1;
8164
8165         if (pulled_task) {
8166                 idle_exit_fair(this_rq);
8167                 this_rq->idle_stamp = 0;
8168         }
8169
8170         return pulled_task;
8171 }
8172
8173 /*
8174  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8175  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8176  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8177  * avoids physical / logical imbalances.
8178  */
8179 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8180 {
8181         struct rq *busiest_rq = data;
8182         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8183         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8184         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8185         struct sched_domain *sd;
8186         struct task_struct *p = NULL;
8187
8188         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8189
8190         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8191         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8192                      !busiest_rq->active_balance))
8193                 goto out_unlock;
8194
8195         /* Is there any task to move? */
8196         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8197                 goto out_unlock;
8198
8199         /*
8200          * This condition is "impossible", if it occurs
8201          * we need to fix it. Originally reported by
8202          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8203          */
8204         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8205
8206         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8207         rcu_read_lock();
8208         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8209                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8210                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8211                                 break;
8212         }
8213
8214         if (likely(sd)) {
8215                 struct lb_env env = {
8216                         .sd             = sd,
8217                         .dst_cpu        = target_cpu,
8218                         .dst_rq         = target_rq,
8219                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8220                         .src_rq         = busiest_rq,
8221                         .idle           = CPU_IDLE,
8222                 };
8223
8224                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8225
8226                 p = detach_one_task(&env);
8227                 if (p) {
8228                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8229                         /*
8230                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8231                          */
8232                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8233                 }
8234                 else
8235                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8236         }
8237         rcu_read_unlock();
8238 out_unlock:
8239         busiest_rq->active_balance = 0;
8240         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8241
8242         if (p)
8243                 attach_one_task(target_rq, p);
8244
8245         local_irq_enable();
8246
8247         return 0;
8248 }
8249
8250 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8251 {
8252         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8253 }
8254
8255 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8256 /*
8257  * idle load balancing details
8258  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8259  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8260  *   load balancing for all the idle CPUs.
8261  */
8262 static struct {
8263         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8264         atomic_t nr_cpus;
8265         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8266 } nohz ____cacheline_aligned;
8267
8268 static inline int find_new_ilb(void)
8269 {
8270         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8271
8272         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8273                 return ilb;
8274
8275         return nr_cpu_ids;
8276 }
8277
8278 /*
8279  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8280  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8281  * CPU (if there is one).
8282  */
8283 static void nohz_balancer_kick(void)
8284 {
8285         int ilb_cpu;
8286
8287         nohz.next_balance++;
8288
8289         ilb_cpu = find_new_ilb();
8290
8291         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8292                 return;
8293
8294         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8295                 return;
8296         /*
8297          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8298          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8299          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8300          * will be run before returning from the IPI.
8301          */
8302         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8303         return;
8304 }
8305
8306 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8307 {
8308         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8309                 /*
8310                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8311                  */
8312                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8313                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8314                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8315                 }
8316                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8317         }
8318 }
8319
8320 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8321 {
8322         struct sched_domain *sd;
8323         int cpu = smp_processor_id();
8324
8325         rcu_read_lock();
8326         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8327
8328         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8329                 goto unlock;
8330         sd->nohz_idle = 0;
8331
8332         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8333 unlock:
8334         rcu_read_unlock();
8335 }
8336
8337 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8338 {
8339         struct sched_domain *sd;
8340         int cpu = smp_processor_id();
8341
8342         rcu_read_lock();
8343         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8344
8345         if (!sd || sd->nohz_idle)
8346                 goto unlock;
8347         sd->nohz_idle = 1;
8348
8349         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8350 unlock:
8351         rcu_read_unlock();
8352 }
8353
8354 /*
8355  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8356  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8357  */
8358 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8359 {
8360         /*
8361          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8362          */
8363         if (!cpu_active(cpu))
8364                 return;
8365
8366         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8367                 return;
8368
8369         /*
8370          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8371          */
8372         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8373                 return;
8374
8375         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8376         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8377         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8378 }
8379
8380 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8381                                         unsigned long action, void *hcpu)
8382 {
8383         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8384         case CPU_DYING:
8385                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8386                 return NOTIFY_OK;
8387         default:
8388                 return NOTIFY_DONE;
8389         }
8390 }
8391 #endif
8392
8393 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8394
8395 /*
8396  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8397  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8398  */
8399 void update_max_interval(void)
8400 {
8401         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8402 }
8403
8404 /*
8405  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8406  * and initiates a balancing operation if so.
8407  *
8408  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8409  */
8410 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8411 {
8412         int continue_balancing = 1;
8413         int cpu = rq->cpu;
8414         unsigned long interval;
8415         struct sched_domain *sd;
8416         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8417         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8418         int update_next_balance = 0;
8419         int need_serialize, need_decay = 0;
8420         u64 max_cost = 0;
8421
8422         update_blocked_averages(cpu);
8423
8424         rcu_read_lock();
8425         for_each_domain(cpu, sd) {
8426                 /*
8427                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8428                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8429                  */
8430                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8431                         sd->max_newidle_lb_cost =
8432                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8433                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8434                         need_decay = 1;
8435                 }
8436                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8437
8438                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8439                         continue;
8440
8441                 /*
8442                  * Stop the load balance at this level. There is another
8443                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8444                  * actively.
8445                  */
8446                 if (!continue_balancing) {
8447                         if (need_decay)
8448                                 continue;
8449                         break;
8450                 }
8451
8452                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8453
8454                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8455                 if (need_serialize) {
8456                         if (!spin_trylock(&balancing))
8457                                 goto out;
8458                 }
8459
8460                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8461                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8462                                 /*
8463                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8464                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8465                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8466                                  */
8467                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8468                         }
8469                         sd->last_balance = jiffies;
8470                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8471                 }
8472                 if (need_serialize)
8473                         spin_unlock(&balancing);
8474 out:
8475                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8476                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8477                         update_next_balance = 1;
8478                 }
8479         }
8480         if (need_decay) {
8481                 /*
8482                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8483                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8484                  */
8485                 rq->max_idle_balance_cost =
8486                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8487         }
8488         rcu_read_unlock();
8489
8490         /*
8491          * next_balance will be updated only when there is a need.
8492          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8493          * updated.
8494          */
8495         if (likely(update_next_balance)) {
8496                 rq->next_balance = next_balance;
8497
8498 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8499                 /*
8500                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8501                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8502                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8503                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8504                  * balance for itself and we need to update the
8505                  * nohz.next_balance accordingly.
8506                  */
8507                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8508                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8509 #endif
8510         }
8511 }
8512
8513 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8514 /*
8515  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8516  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8517  */
8518 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8519 {
8520         int this_cpu = this_rq->cpu;
8521         struct rq *rq;
8522         int balance_cpu;
8523         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8524         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8525         int update_next_balance = 0;
8526
8527         if (idle != CPU_IDLE ||
8528             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8529                 goto end;
8530
8531         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8532                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8533                         continue;
8534
8535                 /*
8536                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8537                  * work being done for other cpus. Next load
8538                  * balancing owner will pick it up.
8539                  */
8540                 if (need_resched())
8541                         break;
8542
8543                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8544
8545                 /*
8546                  * If time for next balance is due,
8547                  * do the balance.
8548                  */
8549                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8550                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8551                         update_rq_clock(rq);
8552                         update_idle_cpu_load(rq);
8553                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8554                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8555                 }
8556
8557                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8558                         next_balance = rq->next_balance;
8559                         update_next_balance = 1;
8560                 }
8561         }
8562
8563         /*
8564          * next_balance will be updated only when there is a need.
8565          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8566          * updated.
8567          */
8568         if (likely(update_next_balance))
8569                 nohz.next_balance = next_balance;
8570 end:
8571         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8572 }
8573
8574 /*
8575  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8576  * of an idle cpu in the system.
8577  *   - This rq has more than one task.
8578  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8579  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8580  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8581  *     multiple busy cpu.
8582  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8583  *     domain span are idle.
8584  */
8585 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8586 {
8587         unsigned long now = jiffies;
8588         struct sched_domain *sd;
8589         struct sched_group_capacity *sgc;
8590         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8591         bool kick = false;
8592
8593         if (unlikely(rq->idle_balance))
8594                 return false;
8595
8596        /*
8597         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8598         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8599         */
8600         set_cpu_sd_state_busy();
8601         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8602
8603         /*
8604          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8605          * balancing.
8606          */
8607         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8608                 return false;
8609
8610         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8611                 return false;
8612
8613         if (rq->nr_running >= 2 &&
8614             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8615                 return true;
8616
8617         rcu_read_lock();
8618         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8619         if (sd && !energy_aware()) {
8620                 sgc = sd->groups->sgc;
8621                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8622
8623                 if (nr_busy > 1) {
8624                         kick = true;
8625                         goto unlock;
8626                 }
8627
8628         }
8629
8630         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8631         if (sd) {
8632                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8633                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8634                         kick = true;
8635                         goto unlock;
8636                 }
8637         }
8638
8639         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8640         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8641                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8642                 kick = true;
8643                 goto unlock;
8644         }
8645
8646 unlock:
8647         rcu_read_unlock();
8648         return kick;
8649 }
8650 #else
8651 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8652 #endif
8653
8654 /*
8655  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8656  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8657  */
8658 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8659 {
8660         struct rq *this_rq = this_rq();
8661         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8662                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8663
8664         /*
8665          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8666          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8667          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8668          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8669          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8670          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8671          */
8672         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8673         rebalance_domains(this_rq, idle);
8674 }
8675
8676 /*
8677  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8678  */
8679 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8680 {
8681         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8682         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8683                 return;
8684
8685         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8686                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8687 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8688         if (nohz_kick_needed(rq))
8689                 nohz_balancer_kick();
8690 #endif
8691 }
8692
8693 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8694 {
8695         update_sysctl();
8696
8697         update_runtime_enabled(rq);
8698 }
8699
8700 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8701 {
8702         update_sysctl();
8703
8704         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8705         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8706 }
8707
8708 #endif /* CONFIG_SMP */
8709
8710 /*
8711  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8712  */
8713 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8714 {
8715         struct cfs_rq *cfs_rq;
8716         struct sched_entity *se = &curr->se;
8717
8718         for_each_sched_entity(se) {
8719                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8720                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8721         }
8722
8723         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8724                 task_tick_numa(rq, curr);
8725
8726         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8727                 rq->rd->overutilized = true;
8728
8729         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8730 }
8731
8732 /*
8733  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8734  *  - child not yet on the tasklist
8735  *  - preemption disabled
8736  */
8737 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8738 {
8739         struct cfs_rq *cfs_rq;
8740         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8741         int this_cpu = smp_processor_id();
8742         struct rq *rq = this_rq();
8743         unsigned long flags;
8744
8745         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8746
8747         update_rq_clock(rq);
8748
8749         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8750         curr = cfs_rq->curr;
8751
8752         /*
8753          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8754          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8755          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8756          * of child point to valid ones.
8757          */
8758         rcu_read_lock();
8759         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8760         rcu_read_unlock();
8761
8762         update_curr(cfs_rq);
8763
8764         if (curr)
8765                 se->vruntime = curr->vruntime;
8766         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8767
8768         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8769                 /*
8770                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8771                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8772                  */
8773                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8774                 resched_curr(rq);
8775         }
8776
8777         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8778
8779         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8780 }
8781
8782 /*
8783  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8784  * the current task.
8785  */
8786 static void
8787 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8788 {
8789         if (!task_on_rq_queued(p))
8790                 return;
8791
8792         /*
8793          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8794          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8795          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8796          */
8797         if (rq->curr == p) {
8798                 if (p->prio > oldprio)
8799                         resched_curr(rq);
8800         } else
8801                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8802 }
8803
8804 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8805 {
8806         struct sched_entity *se = &p->se;
8807
8808         /*
8809          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8810          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8811          * vruntime.
8812          */
8813         if (p->on_rq)
8814                 return true;
8815
8816         /*
8817          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8818          * But there are some cases where it has already been normalized:
8819          *
8820          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8821          *   wake_up_new_task().
8822          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8823          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8824          */
8825         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8826                 return true;
8827
8828         return false;
8829 }
8830
8831 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8832 {
8833         struct sched_entity *se = &p->se;
8834         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8835
8836         if (!vruntime_normalized(p)) {
8837                 /*
8838                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8839                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8840                  */
8841                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8842                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8843         }
8844
8845         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8846         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8847 }
8848
8849 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8850 {
8851         struct sched_entity *se = &p->se;
8852         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8853
8854 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8855         /*
8856          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8857          * class maintain depth value), reset depth properly.
8858          */
8859         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8860 #endif
8861
8862         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8863         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8864
8865         if (!vruntime_normalized(p))
8866                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8867 }
8868
8869 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8870 {
8871         detach_task_cfs_rq(p);
8872 }
8873
8874 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8875 {
8876         attach_task_cfs_rq(p);
8877
8878         if (task_on_rq_queued(p)) {
8879                 /*
8880                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8881                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8882                  * if we can still preempt the current task.
8883                  */
8884                 if (rq->curr == p)
8885                         resched_curr(rq);
8886                 else
8887                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8888         }
8889 }
8890
8891 /* Account for a task changing its policy or group.
8892  *
8893  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8894  * migrates between groups/classes.
8895  */
8896 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8897 {
8898         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8899
8900         for_each_sched_entity(se) {
8901                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8902
8903                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8904                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8905                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8906         }
8907 }
8908
8909 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8910 {
8911         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8912         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8913 #ifndef CONFIG_64BIT
8914         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8915 #endif
8916 #ifdef CONFIG_SMP
8917         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8918         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8919 #endif
8920 }
8921
8922 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8923 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8924 {
8925         detach_task_cfs_rq(p);
8926         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8927
8928 #ifdef CONFIG_SMP
8929         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8930         p->se.avg.last_update_time = 0;
8931 #endif
8932         attach_task_cfs_rq(p);
8933 }
8934
8935 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8936 {
8937         int i;
8938
8939         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8940
8941         for_each_possible_cpu(i) {
8942                 if (tg->cfs_rq)
8943                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8944                 if (tg->se) {
8945                         if (tg->se[i])
8946                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8947                         kfree(tg->se[i]);
8948                 }
8949         }
8950
8951         kfree(tg->cfs_rq);
8952         kfree(tg->se);
8953 }
8954
8955 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8956 {
8957         struct cfs_rq *cfs_rq;
8958         struct sched_entity *se;
8959         int i;
8960
8961         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8962         if (!tg->cfs_rq)
8963                 goto err;
8964         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8965         if (!tg->se)
8966                 goto err;
8967
8968         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8969
8970         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8971
8972         for_each_possible_cpu(i) {
8973                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8974                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8975                 if (!cfs_rq)
8976                         goto err;
8977
8978                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8979                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8980                 if (!se)
8981                         goto err_free_rq;
8982
8983                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8984                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8985                 init_entity_runnable_average(se);
8986         }
8987
8988         return 1;
8989
8990 err_free_rq:
8991         kfree(cfs_rq);
8992 err:
8993         return 0;
8994 }
8995
8996 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8997 {
8998         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8999         unsigned long flags;
9000
9001         /*
9002         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9003         * check on_list without danger of it being re-added.
9004         */
9005         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9006                 return;
9007
9008         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9009         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9010         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9011 }
9012
9013 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9014                         struct sched_entity *se, int cpu,
9015                         struct sched_entity *parent)
9016 {
9017         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9018
9019         cfs_rq->tg = tg;
9020         cfs_rq->rq = rq;
9021         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9022
9023         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9024         tg->se[cpu] = se;
9025
9026         /* se could be NULL for root_task_group */
9027         if (!se)
9028                 return;
9029
9030         if (!parent) {
9031                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9032                 se->depth = 0;
9033         } else {
9034                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9035                 se->depth = parent->depth + 1;
9036         }
9037
9038         se->my_q = cfs_rq;
9039         /* guarantee group entities always have weight */
9040         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9041         se->parent = parent;
9042 }
9043
9044 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9045
9046 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9047 {
9048         int i;
9049         unsigned long flags;
9050
9051         /*
9052          * We can't change the weight of the root cgroup.
9053          */
9054         if (!tg->se[0])
9055                 return -EINVAL;
9056
9057         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9058
9059         mutex_lock(&shares_mutex);
9060         if (tg->shares == shares)
9061                 goto done;
9062
9063         tg->shares = shares;
9064         for_each_possible_cpu(i) {
9065                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9066                 struct sched_entity *se;
9067
9068                 se = tg->se[i];
9069                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9070                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9071
9072                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9073                 update_rq_clock(rq);
9074                 for_each_sched_entity(se)
9075                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9076                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9077         }
9078
9079 done:
9080         mutex_unlock(&shares_mutex);
9081         return 0;
9082 }
9083 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9084
9085 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9086
9087 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9088 {
9089         return 1;
9090 }
9091
9092 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9093
9094 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9095
9096
9097 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9098 {
9099         struct sched_entity *se = &task->se;
9100         unsigned int rr_interval = 0;
9101
9102         /*
9103          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9104          * idle runqueue:
9105          */
9106         if (rq->cfs.load.weight)
9107                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9108
9109         return rr_interval;
9110 }
9111
9112 /*
9113  * All the scheduling class methods:
9114  */
9115 const struct sched_class fair_sched_class = {
9116         .next                   = &idle_sched_class,
9117         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9118         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9119         .yield_task             = yield_task_fair,
9120         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9121
9122         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9123
9124         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9125         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9126
9127 #ifdef CONFIG_SMP
9128         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9129         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9130
9131         .rq_online              = rq_online_fair,
9132         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9133
9134         .task_waking            = task_waking_fair,
9135         .task_dead              = task_dead_fair,
9136         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9137 #endif
9138
9139         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9140         .task_tick              = task_tick_fair,
9141         .task_fork              = task_fork_fair,
9142
9143         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9144         .switched_from          = switched_from_fair,
9145         .switched_to            = switched_to_fair,
9146
9147         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9148
9149         .update_curr            = update_curr_fair,
9150
9151 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9152         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9153 #endif
9154 };
9155
9156 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9157 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9158 {
9159         struct cfs_rq *cfs_rq;
9160
9161         rcu_read_lock();
9162         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9163                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9164         rcu_read_unlock();
9165 }
9166
9167 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9168 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9169 {
9170         int node;
9171         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9172
9173         for_each_online_node(node) {
9174                 if (p->numa_faults) {
9175                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9176                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9177                 }
9178                 if (p->numa_group) {
9179                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9180                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9181                 }
9182                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9183         }
9184 }
9185 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9186 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9187
9188 __init void init_sched_fair_class(void)
9189 {
9190 #ifdef CONFIG_SMP
9191         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9192
9193 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9194         nohz.next_balance = jiffies;
9195         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9196         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9197 #endif
9198 #endif /* SMP */
9199
9200 }