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 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2688 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2689 {
2690         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2691         int decayed, removed = 0;
2692
2693         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2694                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2695                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2696                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2697                 removed = 1;
2698         }
2699
2700         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2701                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2702                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2703                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2704         }
2705
2706         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2707                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2708
2709 #ifndef CONFIG_64BIT
2710         smp_wmb();
2711         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2712 #endif
2713
2714         return decayed || removed;
2715 }
2716
2717 /* Update task and its cfs_rq load average */
2718 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2719 {
2720         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2721         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2722         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2723
2724         /*
2725          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2726          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2727          */
2728         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2729                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2730                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2731
2732         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2733                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2734
2735         if (entity_is_task(se))
2736                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg);
2737         trace_sched_load_avg_cpu(cpu, cfs_rq);
2738 }
2739
2740 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2741 {
2742         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2743                 goto skip_aging;
2744
2745         /*
2746          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2747          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2748          */
2749         if (se->avg.last_update_time) {
2750                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2751                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2752
2753                 /*
2754                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2755                  * absent from the fair class for too long.
2756                  */
2757         }
2758
2759 skip_aging:
2760         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2761         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2762         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2763         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2764         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2765 }
2766
2767 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2768 {
2769         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2770                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2771                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2772
2773         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2774         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2775         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2776         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2777 }
2778
2779 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2780 static inline void
2781 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2782 {
2783         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2784         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2785         int migrated, decayed;
2786
2787         migrated = !sa->last_update_time;
2788         if (!migrated) {
2789                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2790                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2791                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2792         }
2793
2794         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2795
2796         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2797         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2798
2799         if (migrated)
2800                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2801
2802         if (decayed || migrated)
2803                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2804 }
2805
2806 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2807 static inline void
2808 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2809 {
2810         update_load_avg(se, 1);
2811
2812         cfs_rq->runnable_load_avg =
2813                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2814         cfs_rq->runnable_load_sum =
2815                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2816 }
2817
2818 #ifndef CONFIG_64BIT
2819 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2820 {
2821         u64 last_update_time_copy;
2822         u64 last_update_time;
2823
2824         do {
2825                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2826                 smp_rmb();
2827                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2828         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2829
2830         return last_update_time;
2831 }
2832 #else
2833 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2834 {
2835         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2836 }
2837 #endif
2838
2839 /*
2840  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2841  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2842  */
2843 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2844 {
2845         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2846         u64 last_update_time;
2847
2848         /*
2849          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2850          * from its (source) cfs_rq
2851          */
2852         if (se->avg.last_update_time == 0)
2853                 return;
2854
2855         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2856
2857         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2858         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2859         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2860 }
2861
2862 /*
2863  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2864  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2865  * be the only way to update the runnable statistic.
2866  */
2867 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2868 {
2869 }
2870
2871 /*
2872  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2873  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2874  * be the only way to update the runnable statistic.
2875  */
2876 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2877 {
2878 }
2879
2880 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2881 {
2882         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2883 }
2884
2885 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2886 {
2887         return cfs_rq->avg.load_avg;
2888 }
2889
2890 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2891
2892 #else /* CONFIG_SMP */
2893
2894 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2895 static inline void
2896 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2897 static inline void
2898 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2899 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2900
2901 static inline void
2902 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2903 static inline void
2904 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2905
2906 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2907 {
2908         return 0;
2909 }
2910
2911 #endif /* CONFIG_SMP */
2912
2913 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2914 {
2915 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2916         struct task_struct *tsk = NULL;
2917
2918         if (entity_is_task(se))
2919                 tsk = task_of(se);
2920
2921         if (se->statistics.sleep_start) {
2922                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2923
2924                 if ((s64)delta < 0)
2925                         delta = 0;
2926
2927                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2928                         se->statistics.sleep_max = delta;
2929
2930                 se->statistics.sleep_start = 0;
2931                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2932
2933                 if (tsk) {
2934                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2935                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2936                 }
2937         }
2938         if (se->statistics.block_start) {
2939                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2940
2941                 if ((s64)delta < 0)
2942                         delta = 0;
2943
2944                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2945                         se->statistics.block_max = delta;
2946
2947                 se->statistics.block_start = 0;
2948                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2949
2950                 if (tsk) {
2951                         if (tsk->in_iowait) {
2952                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2953                                 se->statistics.iowait_count++;
2954                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2955                         }
2956
2957                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2958                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
2959
2960                         /*
2961                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2962                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2963                          * amount of time that the task spent sleeping:
2964                          */
2965                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2966                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2967                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2968                                                 delta >> 20);
2969                         }
2970                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2971                 }
2972         }
2973 #endif
2974 }
2975
2976 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2977 {
2978 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2979         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2980
2981         if (d < 0)
2982                 d = -d;
2983
2984         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2985                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2986 #endif
2987 }
2988
2989 static void
2990 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2991 {
2992         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2993
2994         /*
2995          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2996          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2997          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2998          * stays open at the end.
2999          */
3000         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3001                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3002
3003         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3004         if (!initial) {
3005                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3006
3007                 /*
3008                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3009                  * for a gentler effect of sleepers:
3010                  */
3011                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3012                         thresh >>= 1;
3013
3014                 vruntime -= thresh;
3015         }
3016
3017         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3018         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3019 }
3020
3021 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3022
3023 static void
3024 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3025 {
3026         /*
3027          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3028          * through calling update_curr().
3029          */
3030         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3031                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3032
3033         /*
3034          * Update run-time statistics of the 'current'.
3035          */
3036         update_curr(cfs_rq);
3037         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3038         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3039         update_cfs_shares(cfs_rq);
3040
3041         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3042                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3043                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3044         }
3045
3046         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3047         check_spread(cfs_rq, se);
3048         if (se != cfs_rq->curr)
3049                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3050         se->on_rq = 1;
3051
3052         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3053                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3054                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3055         }
3056 }
3057
3058 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3059 {
3060         for_each_sched_entity(se) {
3061                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3062                 if (cfs_rq->last != se)
3063                         break;
3064
3065                 cfs_rq->last = NULL;
3066         }
3067 }
3068
3069 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3070 {
3071         for_each_sched_entity(se) {
3072                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3073                 if (cfs_rq->next != se)
3074                         break;
3075
3076                 cfs_rq->next = NULL;
3077         }
3078 }
3079
3080 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3081 {
3082         for_each_sched_entity(se) {
3083                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3084                 if (cfs_rq->skip != se)
3085                         break;
3086
3087                 cfs_rq->skip = NULL;
3088         }
3089 }
3090
3091 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3092 {
3093         if (cfs_rq->last == se)
3094                 __clear_buddies_last(se);
3095
3096         if (cfs_rq->next == se)
3097                 __clear_buddies_next(se);
3098
3099         if (cfs_rq->skip == se)
3100                 __clear_buddies_skip(se);
3101 }
3102
3103 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3104
3105 static void
3106 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3107 {
3108         /*
3109          * Update run-time statistics of the 'current'.
3110          */
3111         update_curr(cfs_rq);
3112         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3113
3114         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3115         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3116 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3117                 if (entity_is_task(se)) {
3118                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3119
3120                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3121                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3122                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3123                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3124                 }
3125 #endif
3126         }
3127
3128         clear_buddies(cfs_rq, se);
3129
3130         if (se != cfs_rq->curr)
3131                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3132         se->on_rq = 0;
3133         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3134
3135         /*
3136          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3137          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3138          * movement in our normalized position.
3139          */
3140         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3141                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3142
3143         /* return excess runtime on last dequeue */
3144         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3145
3146         update_min_vruntime(cfs_rq);
3147         update_cfs_shares(cfs_rq);
3148 }
3149
3150 /*
3151  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3152  */
3153 static void
3154 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3155 {
3156         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3157         struct sched_entity *se;
3158         s64 delta;
3159
3160         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3161         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3162         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3163                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3164                 /*
3165                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3166                  * re-elected due to buddy favours.
3167                  */
3168                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3169                 return;
3170         }
3171
3172         /*
3173          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3174          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3175          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3176          */
3177         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3178                 return;
3179
3180         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3181         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3182
3183         if (delta < 0)
3184                 return;
3185
3186         if (delta > ideal_runtime)
3187                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3188 }
3189
3190 static void
3191 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3192 {
3193         /* 'current' is not kept within the tree. */
3194         if (se->on_rq) {
3195                 /*
3196                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3197                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3198                  * runqueue.
3199                  */
3200                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3201                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3202                 update_load_avg(se, 1);
3203         }
3204
3205         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3206         cfs_rq->curr = se;
3207 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3208         /*
3209          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3210          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3211          * when there are only lesser-weight tasks around):
3212          */
3213         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3214                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3215                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3216         }
3217 #endif
3218         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3219 }
3220
3221 static int
3222 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3223
3224 /*
3225  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3226  * 1) keep things fair between processes/task groups
3227  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3228  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3229  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3230  */
3231 static struct sched_entity *
3232 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3233 {
3234         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3235         struct sched_entity *se;
3236
3237         /*
3238          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3239          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3240          */
3241         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3242                 left = curr;
3243
3244         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3245
3246         /*
3247          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3248          * be done without getting too unfair.
3249          */
3250         if (cfs_rq->skip == se) {
3251                 struct sched_entity *second;
3252
3253                 if (se == curr) {
3254                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3255                 } else {
3256                         second = __pick_next_entity(se);
3257                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3258                                 second = curr;
3259                 }
3260
3261                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3262                         se = second;
3263         }
3264
3265         /*
3266          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3267          */
3268         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3269                 se = cfs_rq->last;
3270
3271         /*
3272          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3273          */
3274         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3275                 se = cfs_rq->next;
3276
3277         clear_buddies(cfs_rq, se);
3278
3279         return se;
3280 }
3281
3282 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3283
3284 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3285 {
3286         /*
3287          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3288          * was not called and update_curr() has to be done:
3289          */
3290         if (prev->on_rq)
3291                 update_curr(cfs_rq);
3292
3293         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3294         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3295
3296         check_spread(cfs_rq, prev);
3297         if (prev->on_rq) {
3298                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3299                 /* Put 'current' back into the tree. */
3300                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3301                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3302                 update_load_avg(prev, 0);
3303         }
3304         cfs_rq->curr = NULL;
3305 }
3306
3307 static void
3308 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3309 {
3310         /*
3311          * Update run-time statistics of the 'current'.
3312          */
3313         update_curr(cfs_rq);
3314
3315         /*
3316          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3317          */
3318         update_load_avg(curr, 1);
3319         update_cfs_shares(cfs_rq);
3320
3321 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3322         /*
3323          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3324          * validating it and just reschedule.
3325          */
3326         if (queued) {
3327                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3328                 return;
3329         }
3330         /*
3331          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3332          */
3333         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3334                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3335                 return;
3336 #endif
3337
3338         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3339                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3340 }
3341
3342
3343 /**************************************************
3344  * CFS bandwidth control machinery
3345  */
3346
3347 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3348
3349 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3350 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3351
3352 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3353 {
3354         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3355 }
3356
3357 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3358 {
3359         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3360 }
3361
3362 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3363 {
3364         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3365 }
3366 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3367 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3368 {
3369         return true;
3370 }
3371
3372 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3373 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3374 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3375
3376 /*
3377  * default period for cfs group bandwidth.
3378  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3379  */
3380 static inline u64 default_cfs_period(void)
3381 {
3382         return 100000000ULL;
3383 }
3384
3385 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3386 {
3387         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3388 }
3389
3390 /*
3391  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3392  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3393  * additional synchronization around rq->lock.
3394  *
3395  * requires cfs_b->lock
3396  */
3397 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3398 {
3399         u64 now;
3400
3401         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3402                 return;
3403
3404         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3405         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3406         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3407 }
3408
3409 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3410 {
3411         return &tg->cfs_bandwidth;
3412 }
3413
3414 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3415 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3416 {
3417         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3418                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3419
3420         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3421 }
3422
3423 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3424 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3425 {
3426         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3427         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3428         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3429
3430         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3431         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3432
3433         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3434         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3435                 amount = min_amount;
3436         else {
3437                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3438
3439                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3440                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3441                         cfs_b->runtime -= amount;
3442                         cfs_b->idle = 0;
3443                 }
3444         }
3445         expires = cfs_b->runtime_expires;
3446         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3447
3448         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3449         /*
3450          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3451          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3452          * issued.
3453          */
3454         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3455                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3456
3457         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3458 }
3459
3460 /*
3461  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3462  * fact that rq->clock snapshots this value.
3463  */
3464 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3465 {
3466         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3467
3468         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3469         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3470                 return;
3471
3472         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3473                 return;
3474
3475         /*
3476          * If the local deadline has passed we have to consider the
3477          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3478          * has not truly expired.
3479          *
3480          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3481          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3482          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3483          * exact equality, so a partial write will still work.
3484          */
3485
3486         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3487                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3488                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3489         } else {
3490                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3491                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3492         }
3493 }
3494
3495 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3496 {
3497         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3498         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3499         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3500
3501         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3502                 return;
3503
3504         /*
3505          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3506          * hierarchy can be throttled
3507          */
3508         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3509                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3510 }
3511
3512 static __always_inline
3513 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3514 {
3515         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3516                 return;
3517
3518         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3519 }
3520
3521 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3522 {
3523         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3524 }
3525
3526 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3527 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3528 {
3529         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3530 }
3531
3532 /*
3533  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3534  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3535  * load-balance operations.
3536  */
3537 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3538                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3539 {
3540         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3541
3542         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3543         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3544
3545         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3546                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3547 }
3548
3549 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3550 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3551 {
3552         struct rq *rq = data;
3553         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3554
3555         cfs_rq->throttle_count--;
3556 #ifdef CONFIG_SMP
3557         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3558                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3559                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3560                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3561         }
3562 #endif
3563
3564         return 0;
3565 }
3566
3567 static int tg_throttle_down(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         /* group is entering throttled state, stop time */
3573         if (!cfs_rq->throttle_count)
3574                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3575         cfs_rq->throttle_count++;
3576
3577         return 0;
3578 }
3579
3580 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3581 {
3582         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3583         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3584         struct sched_entity *se;
3585         long task_delta, dequeue = 1;
3586         bool empty;
3587
3588         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3589
3590         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3591         rcu_read_lock();
3592         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3593         rcu_read_unlock();
3594
3595         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3596         for_each_sched_entity(se) {
3597                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3598                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3599                 if (!se->on_rq)
3600                         break;
3601
3602                 if (dequeue)
3603                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3604                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3605
3606                 if (qcfs_rq->load.weight)
3607                         dequeue = 0;
3608         }
3609
3610         if (!se)
3611                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3612
3613         cfs_rq->throttled = 1;
3614         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3615         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3616         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3617
3618         /*
3619          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3620          * distribute_cfs_runtime will not see us
3621          */
3622         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3623
3624         /*
3625          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3626          * timer is running.
3627          */
3628         if (empty)
3629                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3630
3631         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3632 }
3633
3634 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3635 {
3636         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3637         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3638         struct sched_entity *se;
3639         int enqueue = 1;
3640         long task_delta;
3641
3642         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3643
3644         cfs_rq->throttled = 0;
3645
3646         update_rq_clock(rq);
3647
3648         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3649         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3650         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3651         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3652
3653         /* update hierarchical throttle state */
3654         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3655
3656         if (!cfs_rq->load.weight)
3657                 return;
3658
3659         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3660         for_each_sched_entity(se) {
3661                 if (se->on_rq)
3662                         enqueue = 0;
3663
3664                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3665                 if (enqueue)
3666                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3667                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3668
3669                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3670                         break;
3671         }
3672
3673         if (!se)
3674                 add_nr_running(rq, task_delta);
3675
3676         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3677         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3678                 resched_curr(rq);
3679 }
3680
3681 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3682                 u64 remaining, u64 expires)
3683 {
3684         struct cfs_rq *cfs_rq;
3685         u64 runtime;
3686         u64 starting_runtime = remaining;
3687
3688         rcu_read_lock();
3689         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3690                                 throttled_list) {
3691                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3692
3693                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3694                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3695                         goto next;
3696
3697                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3698                 if (runtime > remaining)
3699                         runtime = remaining;
3700                 remaining -= runtime;
3701
3702                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3703                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3704
3705                 /* we check whether we're throttled above */
3706                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3707                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3708
3709 next:
3710                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3711
3712                 if (!remaining)
3713                         break;
3714         }
3715         rcu_read_unlock();
3716
3717         return starting_runtime - remaining;
3718 }
3719
3720 /*
3721  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3722  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3723  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3724  * used to track this state.
3725  */
3726 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3727 {
3728         u64 runtime, runtime_expires;
3729         int throttled;
3730
3731         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3732         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3733                 goto out_deactivate;
3734
3735         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3736         cfs_b->nr_periods += overrun;
3737
3738         /*
3739          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3740          * we're going inactive then everything else can be deferred
3741          */
3742         if (cfs_b->idle && !throttled)
3743                 goto out_deactivate;
3744
3745         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3746
3747         if (!throttled) {
3748                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3749                 cfs_b->idle = 1;
3750                 return 0;
3751         }
3752
3753         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3754         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3755
3756         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3757
3758         /*
3759          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3760          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3761          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3762          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3763          * only by limited amounts in that extreme case.
3764          */
3765         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3766                 runtime = cfs_b->runtime;
3767                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3768                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3769                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3770                                                  runtime_expires);
3771                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3772
3773                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3774
3775                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3776         }
3777
3778         /*
3779          * While we are ensured activity in the period following an
3780          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3781          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3782          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3783          */
3784         cfs_b->idle = 0;
3785
3786         return 0;
3787
3788 out_deactivate:
3789         return 1;
3790 }
3791
3792 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3793 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3794 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3795 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3796 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3797 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3798
3799 /*
3800  * Are we near the end of the current quota period?
3801  *
3802  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3803  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3804  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3805  */
3806 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3807 {
3808         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3809         u64 remaining;
3810
3811         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3812         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3813                 return 1;
3814
3815         /* is a quota refresh about to occur? */
3816         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3817         if (remaining < min_expire)
3818                 return 1;
3819
3820         return 0;
3821 }
3822
3823 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3824 {
3825         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3826
3827         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3828         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3829                 return;
3830
3831         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3832                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3833                         HRTIMER_MODE_REL);
3834 }
3835
3836 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3837 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3838 {
3839         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3840         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3841
3842         if (slack_runtime <= 0)
3843                 return;
3844
3845         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3846         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3847             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3848                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3849
3850                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3851                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3852                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3853                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3854         }
3855         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3856
3857         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3858         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3859 }
3860
3861 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3862 {
3863         if (!cfs_bandwidth_used())
3864                 return;
3865
3866         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3867                 return;
3868
3869         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3870 }
3871
3872 /*
3873  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3874  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3875  */
3876 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3877 {
3878         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3879         u64 expires;
3880
3881         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3882         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3883         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3884                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3885                 return;
3886         }
3887
3888         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3889                 runtime = cfs_b->runtime;
3890
3891         expires = cfs_b->runtime_expires;
3892         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3893
3894         if (!runtime)
3895                 return;
3896
3897         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3898
3899         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3900         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3901                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3902         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3903 }
3904
3905 /*
3906  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3907  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3908  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3909  */
3910 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3911 {
3912         if (!cfs_bandwidth_used())
3913                 return;
3914
3915         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3916         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3917                 return;
3918
3919         /* ensure the group is not already throttled */
3920         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3921                 return;
3922
3923         /* update runtime allocation */
3924         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3925         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3926                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3927 }
3928
3929 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3930 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3931 {
3932         if (!cfs_bandwidth_used())
3933                 return false;
3934
3935         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3936                 return false;
3937
3938         /*
3939          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3940          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3941          */
3942         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3943                 return true;
3944
3945         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3946         return true;
3947 }
3948
3949 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3950 {
3951         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3952                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3953
3954         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3955
3956         return HRTIMER_NORESTART;
3957 }
3958
3959 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3960 {
3961         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3962                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3963         int overrun;
3964         int idle = 0;
3965
3966         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3967         for (;;) {
3968                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3969                 if (!overrun)
3970                         break;
3971
3972                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3973         }
3974         if (idle)
3975                 cfs_b->period_active = 0;
3976         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3977
3978         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3979 }
3980
3981 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3982 {
3983         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3984         cfs_b->runtime = 0;
3985         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3986         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3987
3988         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3989         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3990         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3991         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3992         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3993 }
3994
3995 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3996 {
3997         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3998         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3999 }
4000
4001 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4002 {
4003         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4004
4005         if (!cfs_b->period_active) {
4006                 cfs_b->period_active = 1;
4007                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4008                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4009         }
4010 }
4011
4012 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4013 {
4014         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4015         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4016                 return;
4017
4018         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4019         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4020 }
4021
4022 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4023 {
4024         struct cfs_rq *cfs_rq;
4025
4026         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4027                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4028
4029                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4030                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4031                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4032         }
4033 }
4034
4035 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4036 {
4037         struct cfs_rq *cfs_rq;
4038
4039         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4040                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4041                         continue;
4042
4043                 /*
4044                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4045                  * there's some valid quota amount
4046                  */
4047                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4048                 /*
4049                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4050                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4051                  */
4052                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4053
4054                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4055                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4056         }
4057 }
4058
4059 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4060 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4061 {
4062         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4063 }
4064
4065 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4066 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4067 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4068 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4069
4070 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4071 {
4072         return 0;
4073 }
4074
4075 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4076 {
4077         return 0;
4078 }
4079
4080 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4081                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4082 {
4083         return 0;
4084 }
4085
4086 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4087
4088 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4089 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4090 #endif
4091
4092 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4093 {
4094         return NULL;
4095 }
4096 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4097 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4098 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4099
4100 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4101
4102 /**************************************************
4103  * CFS operations on tasks:
4104  */
4105
4106 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4107 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4108 {
4109         struct sched_entity *se = &p->se;
4110         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4111
4112         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4113
4114         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4115                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4116                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4117                 s64 delta = slice - ran;
4118
4119                 if (delta < 0) {
4120                         if (rq->curr == p)
4121                                 resched_curr(rq);
4122                         return;
4123                 }
4124                 hrtick_start(rq, delta);
4125         }
4126 }
4127
4128 /*
4129  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4130  * current task is from our class and nr_running is low enough
4131  * to matter.
4132  */
4133 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4134 {
4135         struct task_struct *curr = rq->curr;
4136
4137         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4138                 return;
4139
4140         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4141                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4142 }
4143 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4144 static inline void
4145 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4146 {
4147 }
4148
4149 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4150 {
4151 }
4152 #endif
4153
4154 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4155
4156 static void update_capacity_of(int cpu)
4157 {
4158         unsigned long req_cap;
4159
4160         if (!sched_freq())
4161                 return;
4162
4163         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4164         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4165         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4166         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4167 }
4168
4169 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4170
4171 /*
4172  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4173  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4174  * then put the task into the rbtree:
4175  */
4176 static void
4177 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4178 {
4179         struct cfs_rq *cfs_rq;
4180         struct sched_entity *se = &p->se;
4181         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4182         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4183
4184         for_each_sched_entity(se) {
4185                 if (se->on_rq)
4186                         break;
4187                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4188                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4189
4190                 /*
4191                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4192                  *
4193                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4194                  * post the final h_nr_running increment below.
4195                 */
4196                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4197                         break;
4198                 cfs_rq->h_nr_running++;
4199
4200                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4201         }
4202
4203         for_each_sched_entity(se) {
4204                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4205                 cfs_rq->h_nr_running++;
4206
4207                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4208                         break;
4209
4210                 update_load_avg(se, 1);
4211                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4212         }
4213
4214         if (!se) {
4215                 add_nr_running(rq, 1);
4216                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4217                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4218                         rq->rd->overutilized = true;
4219
4220                 schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4221
4222                 /*
4223                  * We want to potentially trigger a freq switch
4224                  * request only for tasks that are waking up; this is
4225                  * because we get here also during load balancing, but
4226                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4227                  * request after load balancing is done.
4228                  */
4229                 if (task_new || task_wakeup)
4230                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4231         }
4232         hrtick_update(rq);
4233 }
4234
4235 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4236
4237 /*
4238  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4239  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4240  * update the fair scheduling stats:
4241  */
4242 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4243 {
4244         struct cfs_rq *cfs_rq;
4245         struct sched_entity *se = &p->se;
4246         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4247
4248         for_each_sched_entity(se) {
4249                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4250                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4251
4252                 /*
4253                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4254                  *
4255                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4256                  * post the final h_nr_running decrement below.
4257                 */
4258                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4259                         break;
4260                 cfs_rq->h_nr_running--;
4261
4262                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4263                 if (cfs_rq->load.weight) {
4264                         /*
4265                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4266                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4267                          */
4268                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4269                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4270
4271                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4272                         se = parent_entity(se);
4273                         break;
4274                 }
4275                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4276         }
4277
4278         for_each_sched_entity(se) {
4279                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4280                 cfs_rq->h_nr_running--;
4281
4282                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4283                         break;
4284
4285                 update_load_avg(se, 1);
4286                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4287         }
4288
4289         if (!se) {
4290                 sub_nr_running(rq, 1);
4291                 schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4292
4293                 /*
4294                  * We want to potentially trigger a freq switch
4295                  * request only for tasks that are going to sleep;
4296                  * this is because we get here also during load
4297                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4298                  * trigger as single request after load balancing is
4299                  * done.
4300                  */
4301                 if (task_sleep) {
4302                         if (rq->cfs.nr_running)
4303                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4304                         else if (sched_freq())
4305                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4306                 }
4307         }
4308         hrtick_update(rq);
4309 }
4310
4311 #ifdef CONFIG_SMP
4312
4313 /*
4314  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4315  */
4316
4317 /*
4318  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4319  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4320  *
4321  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4322  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4323  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4324  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4325  *
4326  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4327  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4328  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4329  *
4330  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4331  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4332  * particular idx is approximated to be zero.
4333  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4334  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4335  * based on 128 point scale.
4336  * Example:
4337  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4338  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4339  *
4340  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4341  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4342  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4343  */
4344 #define DEGRADE_SHIFT           7
4345 static const unsigned char
4346                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4347 static const unsigned char
4348                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4349                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4350                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4351                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4352                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4353                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4354
4355 /*
4356  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4357  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4358  * adding any new load.
4359  */
4360 static unsigned long
4361 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4362 {
4363         int j = 0;
4364
4365         if (!missed_updates)
4366                 return load;
4367
4368         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4369                 return 0;
4370
4371         if (idx == 1)
4372                 return load >> missed_updates;
4373
4374         while (missed_updates) {
4375                 if (missed_updates % 2)
4376                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4377
4378                 missed_updates >>= 1;
4379                 j++;
4380         }
4381         return load;
4382 }
4383
4384 /*
4385  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4386  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4387  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4388  */
4389 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4390                               unsigned long pending_updates)
4391 {
4392         int i, scale;
4393
4394         this_rq->nr_load_updates++;
4395
4396         /* Update our load: */
4397         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4398         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4399                 unsigned long old_load, new_load;
4400
4401                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4402
4403                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4404                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4405                 new_load = this_load;
4406                 /*
4407                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4408                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4409                  * example.
4410                  */
4411                 if (new_load > old_load)
4412                         new_load += scale - 1;
4413
4414                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4415         }
4416
4417         sched_avg_update(this_rq);
4418 }
4419
4420 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4421 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4422 {
4423         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4424 }
4425
4426 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4427 /*
4428  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4429  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4430  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4431  *
4432  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4433  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4434  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4435  * (tick_nohz_idle_exit).
4436  *
4437  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4438  */
4439
4440 /*
4441  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4442  * idle balance.
4443  */
4444 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4445 {
4446         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4447         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4448         unsigned long pending_updates;
4449
4450         /*
4451          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4452          */
4453         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4454                 return;
4455
4456         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4457         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4458
4459         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4460 }
4461
4462 /*
4463  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4464  */
4465 void update_cpu_load_nohz(void)
4466 {
4467         struct rq *this_rq = this_rq();
4468         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4469         unsigned long pending_updates;
4470
4471         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4472                 return;
4473
4474         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4475         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4476         if (pending_updates) {
4477                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4478                 /*
4479                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4480                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4481                  */
4482                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4483         }
4484         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4485 }
4486 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4487
4488 /*
4489  * Called from scheduler_tick()
4490  */
4491 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4492 {
4493         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4494         /*
4495          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4496          */
4497         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4498         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4499 }
4500
4501 /*
4502  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4503  * according to the scheduling class and "nice" value.
4504  *
4505  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4506  * balance conservatively.
4507  */
4508 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4509 {
4510         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4511         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4512
4513         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4514                 return total;
4515
4516         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4517 }
4518
4519 /*
4520  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4521  * according to the scheduling class and "nice" value.
4522  */
4523 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4524 {
4525         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4526         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4527
4528         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4529                 return total;
4530
4531         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4532 }
4533
4534
4535 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4536 {
4537         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4538         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4539         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4540
4541         if (nr_running)
4542                 return load_avg / nr_running;
4543
4544         return 0;
4545 }
4546
4547 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4548 {
4549         /*
4550          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4551          * about the boundary, really active task won't care
4552          * about the loss.
4553          */
4554         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4555                 current->wakee_flips >>= 1;
4556                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4557         }
4558
4559         if (current->last_wakee != p) {
4560                 current->last_wakee = p;
4561                 current->wakee_flips++;
4562         }
4563 }
4564
4565 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4566 {
4567         struct sched_entity *se = &p->se;
4568         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4569         u64 min_vruntime;
4570
4571 #ifndef CONFIG_64BIT
4572         u64 min_vruntime_copy;
4573
4574         do {
4575                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4576                 smp_rmb();
4577                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4578         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4579 #else
4580         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4581 #endif
4582
4583         se->vruntime -= min_vruntime;
4584         record_wakee(p);
4585 }
4586
4587 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4588 /*
4589  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4590  *
4591  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4592  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4593  * can calculate the shift in shares.
4594  *
4595  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4596  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4597  * total group weight.
4598  *
4599  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4600  * distribution (s_i) using:
4601  *
4602  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4603  *
4604  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4605  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4606  * shares distribution (s_i):
4607  *
4608  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4609  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4610  *
4611  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4612  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4613  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4614  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4615  *
4616  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4617  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4618  *
4619  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4620  *
4621  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4622  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4623  * weight and shares distributions like:
4624  *
4625  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4626  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4627  *
4628  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4629  *
4630  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4631  *
4632  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4633  *
4634  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4635  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4636  * 4/7) times the weight of the group.
4637  */
4638 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4639 {
4640         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4641
4642         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4643                 return wl;
4644
4645         for_each_sched_entity(se) {
4646                 long w, W;
4647
4648                 tg = se->my_q->tg;
4649
4650                 /*
4651                  * W = @wg + \Sum rw_j
4652                  */
4653                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4654
4655                 /*
4656                  * w = rw_i + @wl
4657                  */
4658                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4659
4660                 /*
4661                  * wl = S * s'_i; see (2)
4662                  */
4663                 if (W > 0 && w < W)
4664                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4665                 else
4666                         wl = tg->shares;
4667
4668                 /*
4669                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4670                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4671                  * calc_cfs_shares().
4672                  */
4673                 if (wl < MIN_SHARES)
4674                         wl = MIN_SHARES;
4675
4676                 /*
4677                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4678                  */
4679                 wl -= se->avg.load_avg;
4680
4681                 /*
4682                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4683                  * the final effective load change on the root group. Since
4684                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4685                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4686                  * resulting from this level per the above.
4687                  */
4688                 wg = 0;
4689         }
4690
4691         return wl;
4692 }
4693 #else
4694
4695 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4696 {
4697         return wl;
4698 }
4699
4700 #endif
4701
4702 /*
4703  * Returns the current capacity of cpu after applying both
4704  * cpu and freq scaling.
4705  */
4706 unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
4707 {
4708         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
4709                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
4710                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4711 }
4712
4713 static inline bool energy_aware(void)
4714 {
4715         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4716 }
4717
4718 struct energy_env {
4719         struct sched_group      *sg_top;
4720         struct sched_group      *sg_cap;
4721         int                     cap_idx;
4722         int                     util_delta;
4723         int                     src_cpu;
4724         int                     dst_cpu;
4725         int                     energy;
4726         int                     payoff;
4727         struct task_struct      *task;
4728         struct {
4729                 int before;
4730                 int after;
4731                 int delta;
4732                 int diff;
4733         } nrg;
4734         struct {
4735                 int before;
4736                 int after;
4737                 int delta;
4738         } cap;
4739 };
4740
4741 /*
4742  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4743  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4744  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4745  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4746  *
4747  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4748  *
4749  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4750  *
4751  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4752  *
4753  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4754  */
4755 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4756 {
4757         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4758
4759         if (util >= capacity)
4760                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4761
4762         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4763 }
4764
4765 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4766 {
4767         if (cpu == eenv->src_cpu)
4768                 return -eenv->util_delta;
4769         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4770                 return eenv->util_delta;
4771         return 0;
4772 }
4773
4774 static
4775 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4776 {
4777         int i, delta;
4778         unsigned long max_util = 0;
4779
4780         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4781                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4782                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4783         }
4784
4785         return max_util;
4786 }
4787
4788 /*
4789  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4790  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4791  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4792  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4793  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4794  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4795  * estimate (more busy).
4796  */
4797 static unsigned
4798 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4799 {
4800         int i, delta;
4801         unsigned long util_sum = 0;
4802         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4803
4804         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4805                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4806                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4807         }
4808
4809         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4810                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4811         return util_sum;
4812 }
4813
4814 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4815         const struct sched_group_energy const *sge)
4816 {
4817         int idx;
4818         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4819
4820         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4821                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4822                         break;
4823         }
4824
4825         eenv->cap_idx = idx;
4826
4827         return idx;
4828 }
4829
4830 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4831 {
4832         int i, state = INT_MAX;
4833
4834         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4835         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4836                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4837
4838         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4839         state++;
4840
4841         return state;
4842 }
4843
4844 /*
4845  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4846  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4847  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4848  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4849  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4850  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4851  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4852  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4853  */
4854 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4855 {
4856         struct sched_domain *sd;
4857         int cpu, total_energy = 0;
4858         struct cpumask visit_cpus;
4859         struct sched_group *sg;
4860
4861         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4862
4863         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4864
4865         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4866                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4867
4868                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4869                 cpumask_clear_cpu(cpu, &visit_cpus);
4870
4871                 /*
4872                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4873                  * sched_group?
4874                  */
4875                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4876
4877                 if (!sd)
4878                         /*
4879                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4880                          * wrong energy estimation is better than entering an
4881                          * infinite loop.
4882                          */
4883                         return -EINVAL;
4884
4885                 if (sd->parent)
4886                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4887
4888                 for_each_domain(cpu, sd) {
4889                         sg = sd->groups;
4890
4891                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4892                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4893                                 break;
4894
4895                         do {
4896                                 unsigned long group_util;
4897                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4898                                 int cap_idx, idle_idx;
4899
4900                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4901                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4902                                 else
4903                                         eenv->sg_cap = sg;
4904
4905                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4906
4907                                 if (sg->group_weight == 1) {
4908                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
4909                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
4910                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4911                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4912                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
4913                                         }
4914                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
4915                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
4916                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4917                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4918                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
4919                                         }
4920                                 }
4921
4922                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4923                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4924                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4925                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4926                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4927                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4928                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4929
4930                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4931
4932                                 if (!sd->child) {
4933                                         int i;
4934
4935                                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4936                                                 cpumask_clear_cpu(i, &visit_cpus);
4937                                 }
4938
4939                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4940                                         goto next_cpu;
4941
4942                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4943                 }
4944 next_cpu:
4945                 continue;
4946         }
4947
4948         eenv->energy = total_energy;
4949         return 0;
4950 }
4951
4952 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4953 {
4954         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4955 }
4956
4957 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
4958 static int energy_diff_evaluate(struct energy_env *eenv)
4959 {
4960         unsigned int boost;
4961         int nrg_delta;
4962
4963         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
4964 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
4965         boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
4966 #else
4967         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
4968 #endif
4969         if (boost == 0)
4970                 return eenv->nrg.diff;
4971
4972         /* Compute normalized energy diff */
4973         nrg_delta = schedtune_normalize_energy(eenv->nrg.diff);
4974         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
4975
4976         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
4977                         eenv->nrg.delta,
4978                         eenv->cap.delta,
4979                         eenv->task);
4980
4981         /*
4982          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
4983          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
4984          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
4985          * function return a negative value each time the evaluation return a
4986          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
4987          * a scheduling decision
4988          */
4989         return -eenv->payoff;
4990 }
4991 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
4992 #define energy_diff_evaluate(eenv) eenv->nrg.diff
4993 #endif
4994
4995 /*
4996  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
4997  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
4998  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
4999  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5000  * both are specified, the utilization is migrated.
5001  */
5002 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
5003 {
5004         struct sched_domain *sd;
5005         struct sched_group *sg;
5006         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5007
5008         struct energy_env eenv_before = {
5009                 .util_delta     = 0,
5010                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5011                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5012                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5013                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5014         };
5015
5016         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5017                 return 0;
5018
5019         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5020         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5021
5022         if (!sd)
5023                 return 0; /* Error */
5024
5025         sg = sd->groups;
5026
5027         do {
5028                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5029                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5030
5031                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5032                                 return 0; /* Invalid result abort */
5033                         energy_before += eenv_before.energy;
5034
5035                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5036                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5037                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5038
5039                         if (sched_group_energy(eenv))
5040                                 return 0; /* Invalid result abort */
5041                         energy_after += eenv->energy;
5042                 }
5043         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5044
5045         eenv->nrg.before = energy_before;
5046         eenv->nrg.after = energy_after;
5047         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5048         eenv->payoff = 0;
5049
5050         return energy_diff_evaluate(eenv);
5051 }
5052
5053 /*
5054  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5055  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5056  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5057  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5058  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5059  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5060  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5061  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5062  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5063  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5064  */
5065 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5066 {
5067         unsigned int master = current->wakee_flips;
5068         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5069         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5070
5071         if (master < slave)
5072                 swap(master, slave);
5073         if (slave < factor || master < slave * factor)
5074                 return 0;
5075         return 1;
5076 }
5077
5078 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5079 {
5080         s64 this_load, load;
5081         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5082         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5083         struct task_group *tg;
5084         unsigned long weight;
5085         int balanced;
5086
5087         idx       = sd->wake_idx;
5088         this_cpu  = smp_processor_id();
5089         prev_cpu  = task_cpu(p);
5090         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5091         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5092
5093         /*
5094          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5095          * effect of the currently running task from the load
5096          * of the current CPU:
5097          */
5098         if (sync) {
5099                 tg = task_group(current);
5100                 weight = current->se.avg.load_avg;
5101
5102                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5103                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5104         }
5105
5106         tg = task_group(p);
5107         weight = p->se.avg.load_avg;
5108
5109         /*
5110          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5111          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5112          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5113          * about that, so that's good too.
5114          *
5115          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5116          * task to be woken on this_cpu.
5117          */
5118         this_eff_load = 100;
5119         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5120
5121         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5122         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5123
5124         if (this_load > 0) {
5125                 this_eff_load *= this_load +
5126                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5127
5128                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5129         }
5130
5131         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5132
5133         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5134
5135         if (!balanced)
5136                 return 0;
5137
5138         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5139         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5140
5141         return 1;
5142 }
5143
5144 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5145 {
5146         return p->se.avg.util_avg;
5147 }
5148
5149 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5150
5151 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5152
5153 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5154 {
5155         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5156
5157         util += boosted_task_util(p);
5158
5159         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5160 }
5161
5162 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5163 {
5164         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5165         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5166
5167         if (capacity == max_capacity)
5168                 return true;
5169
5170         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5171                 return true;
5172
5173         return __task_fits(p, cpu, 0);
5174 }
5175
5176 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5177 {
5178         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5179 }
5180
5181 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5182 {
5183         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5184 }
5185
5186 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5187
5188 static unsigned long
5189 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5190 {
5191         unsigned long long margin = 0;
5192
5193         /*
5194          * Signal proportional compensation (SPC)
5195          *
5196          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5197          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5198          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5199          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5200          */
5201         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5202         margin *= boost;
5203
5204         /*
5205          * Fast integer division by constant:
5206          *  Constant   :                 (C) = 100
5207          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5208          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5209          *
5210          * Thus:
5211          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5212          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5213          *
5214          *
5215          */
5216         margin  *= 1311;
5217         margin >>= 17;
5218
5219         return margin;
5220 }
5221
5222 static inline unsigned int
5223 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5224 {
5225         unsigned int boost;
5226
5227 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5228         boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5229 #else
5230         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5231 #endif
5232         if (boost == 0)
5233                 return 0;
5234
5235         return schedtune_margin(util, boost);
5236 }
5237
5238 static inline unsigned long
5239 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5240 {
5241         unsigned int boost;
5242         unsigned long util;
5243         unsigned long margin;
5244
5245 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5246         boost = schedtune_task_boost(task);
5247 #else
5248         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5249 #endif
5250         if (boost == 0)
5251                 return 0;
5252
5253         util = task_util(task);
5254         margin = schedtune_margin(util, boost);
5255
5256         return margin;
5257 }
5258
5259 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5260
5261 static inline unsigned int
5262 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5263 {
5264         return 0;
5265 }
5266
5267 static inline unsigned int
5268 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5269 {
5270         return 0;
5271 }
5272
5273 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5274
5275 static inline unsigned long
5276 boosted_cpu_util(int cpu)
5277 {
5278         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5279         unsigned long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5280
5281         trace_sched_boost_cpu(cpu, util, margin);
5282
5283         return util + margin;
5284 }
5285
5286 static inline unsigned long
5287 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5288 {
5289         unsigned long util = task_util(task);
5290         unsigned long margin = schedtune_task_margin(task);
5291
5292         return util + margin;
5293 }
5294
5295 /*
5296  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5297  * domain.
5298  */
5299 static struct sched_group *
5300 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5301                   int this_cpu, int sd_flag)
5302 {
5303         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5304         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5305         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5306         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5307         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5308         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5309         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5310
5311         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5312                 load_idx = sd->wake_idx;
5313
5314         do {
5315                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5316                 int local_group;
5317                 int i;
5318
5319                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5320                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5321                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5322                         continue;
5323
5324                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5325                                                sched_group_cpus(group));
5326
5327                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5328                 avg_load = 0;
5329
5330                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5331                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5332                         if (local_group)
5333                                 load = source_load(i, load_idx);
5334                         else
5335                                 load = target_load(i, load_idx);
5336
5337                         avg_load += load;
5338
5339                         /*
5340                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5341                          * that can fit the task.
5342                          */
5343                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5344                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5345                                 fit_group = group;
5346                         }
5347
5348                         /*
5349                          * Look for group which has most spare capacity on a
5350                          * single cpu.
5351                          */
5352                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5353                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5354                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5355                                 spare_group = group;
5356                         }
5357                 }
5358
5359                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5360                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5361
5362                 if (local_group) {
5363                         this_load = avg_load;
5364                 } else if (avg_load < min_load) {
5365                         min_load = avg_load;
5366                         idlest = group;
5367                 }
5368         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5369
5370         if (fit_group)
5371                 return fit_group;
5372
5373         if (spare_group)
5374                 return spare_group;
5375
5376         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5377                 return NULL;
5378         return idlest;
5379 }
5380
5381 /*
5382  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5383  */
5384 static int
5385 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5386 {
5387         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5388         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5389         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5390         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5391         int shallowest_idle_cpu = -1;
5392         int i;
5393
5394         /* Traverse only the allowed CPUs */
5395         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5396                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5397                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5398                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5399                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5400                                 /*
5401                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5402                                  * has the smallest exit latency irrespective
5403                                  * of any idle timestamp.
5404                                  */
5405                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5406                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5407                                 shallowest_idle_cpu = i;
5408                         } else if (idle_cpu(i) &&
5409                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5410                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5411                                 /*
5412                                  * If equal or no active idle state, then
5413                                  * the most recently idled CPU might have
5414                                  * a warmer cache.
5415                                  */
5416                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5417                                 shallowest_idle_cpu = i;
5418                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5419                                 /*
5420                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5421                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5422                                  * fallback.
5423                                  */
5424                                 shallowest_idle_cpu = i;
5425                         }
5426                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5427                         load = weighted_cpuload(i);
5428                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5429                                 min_load = load;
5430                                 least_loaded_cpu = i;
5431                         }
5432                 }
5433         }
5434
5435         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5436 }
5437
5438 /*
5439  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5440  */
5441 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5442 {
5443         struct sched_domain *sd;
5444         struct sched_group *sg;
5445         int i = task_cpu(p);
5446
5447         if (idle_cpu(target))
5448                 return target;
5449
5450         /*
5451          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5452          */
5453         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5454                 return i;
5455
5456         /*
5457          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5458          */
5459         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5460         for_each_lower_domain(sd) {
5461                 sg = sd->groups;
5462                 do {
5463                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5464                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5465                                 goto next;
5466
5467                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5468                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5469                                         goto next;
5470                         }
5471
5472                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5473                                         tsk_cpus_allowed(p));
5474                         goto done;
5475 next:
5476                         sg = sg->next;
5477                 } while (sg != sd->groups);
5478         }
5479 done:
5480         return target;
5481 }
5482
5483 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5484 {
5485         struct sched_domain *sd;
5486         struct sched_group *sg, *sg_target;
5487         int target_max_cap = INT_MAX;
5488         int target_cpu = task_cpu(p);
5489         int i;
5490
5491         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5492
5493         if (!sd)
5494                 return target;
5495
5496         sg = sd->groups;
5497         sg_target = sg;
5498
5499         /*
5500          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5501          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5502          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5503          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5504          * point.
5505          */
5506         do {
5507                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5508                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5509
5510                 /*
5511                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5512                  * Ideally we should query the energy model for the right
5513                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5514                  */
5515                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5516                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5517                         sg_target = sg;
5518                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5519                 }
5520         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5521
5522         /* Find cpu with sufficient capacity */
5523         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5524                 /*
5525                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5526                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5527                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5528                  */
5529                 int new_util = cpu_util(i) + boosted_task_util(p);
5530
5531                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5532                         continue;
5533
5534                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5535                         target_cpu = i;
5536                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5537                                 break;
5538                 }
5539
5540                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5541                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5542                         target_cpu = i;
5543         }
5544
5545         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5546                 struct energy_env eenv = {
5547                         .util_delta     = task_util(p),
5548                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5549                         .dst_cpu        = target_cpu,
5550                         .task           = p,
5551                 };
5552
5553                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5554                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5555                         return target_cpu;
5556
5557                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5558                         return task_cpu(p);
5559         }
5560
5561         return target_cpu;
5562 }
5563
5564 /*
5565  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5566  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5567  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5568  *
5569  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5570  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5571  *
5572  * Returns the target cpu number.
5573  *
5574  * preempt must be disabled.
5575  */
5576 static int
5577 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5578 {
5579         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5580         int cpu = smp_processor_id();
5581         int new_cpu = prev_cpu;
5582         int want_affine = 0;
5583         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5584
5585         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5586                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5587                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5588                               energy_aware();
5589
5590         rcu_read_lock();
5591         for_each_domain(cpu, tmp) {
5592                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5593                         break;
5594
5595                 /*
5596                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5597                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5598                  */
5599                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5600                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5601                         affine_sd = tmp;
5602                         break;
5603                 }
5604
5605                 if (tmp->flags & sd_flag)
5606                         sd = tmp;
5607                 else if (!want_affine)
5608                         break;
5609         }
5610
5611         if (affine_sd) {
5612                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5613                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5614                         new_cpu = cpu;
5615         }
5616
5617         if (!sd) {
5618                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5619                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5620                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5621                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5622
5623         } else while (sd) {
5624                 struct sched_group *group;
5625                 int weight;
5626
5627                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5628                         sd = sd->child;
5629                         continue;
5630                 }
5631
5632                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5633                 if (!group) {
5634                         sd = sd->child;
5635                         continue;
5636                 }
5637
5638                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5639                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5640                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5641                         sd = sd->child;
5642                         continue;
5643                 }
5644
5645                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5646                 cpu = new_cpu;
5647                 weight = sd->span_weight;
5648                 sd = NULL;
5649                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5650                         if (weight <= tmp->span_weight)
5651                                 break;
5652                         if (tmp->flags & sd_flag)
5653                                 sd = tmp;
5654                 }
5655                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5656         }
5657         rcu_read_unlock();
5658
5659         return new_cpu;
5660 }
5661
5662 /*
5663  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5664  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5665  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5666  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5667  */
5668 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5669 {
5670         /*
5671          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5672          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5673          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5674          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5675          * load sounds not bad.
5676          */
5677         remove_entity_load_avg(&p->se);
5678
5679         /* Tell new CPU we are migrated */
5680         p->se.avg.last_update_time = 0;
5681
5682         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5683         p->se.exec_start = 0;
5684 }
5685
5686 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5687 {
5688         remove_entity_load_avg(&p->se);
5689 }
5690 #endif /* CONFIG_SMP */
5691
5692 static unsigned long
5693 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5694 {
5695         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5696
5697         /*
5698          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5699          * to virtual-time in his units.
5700          *
5701          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5702          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5703          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5704          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5705          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5706          *
5707          * This is especially important for buddies when the leftmost
5708          * task is higher priority than the buddy.
5709          */
5710         return calc_delta_fair(gran, se);
5711 }
5712
5713 /*
5714  * Should 'se' preempt 'curr'.
5715  *
5716  *             |s1
5717  *        |s2
5718  *   |s3
5719  *         g
5720  *      |<--->|c
5721  *
5722  *  w(c, s1) = -1
5723  *  w(c, s2) =  0
5724  *  w(c, s3) =  1
5725  *
5726  */
5727 static int
5728 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5729 {
5730         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5731
5732         if (vdiff <= 0)
5733                 return -1;
5734
5735         gran = wakeup_gran(curr, se);
5736         if (vdiff > gran)
5737                 return 1;
5738
5739         return 0;
5740 }
5741
5742 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5743 {
5744         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5745                 return;
5746
5747         for_each_sched_entity(se)
5748                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5749 }
5750
5751 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5752 {
5753         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5754                 return;
5755
5756         for_each_sched_entity(se)
5757                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5758 }
5759
5760 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5761 {
5762         for_each_sched_entity(se)
5763                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5764 }
5765
5766 /*
5767  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5768  */
5769 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5770 {
5771         struct task_struct *curr = rq->curr;
5772         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5773         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5774         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5775         int next_buddy_marked = 0;
5776
5777         if (unlikely(se == pse))
5778                 return;
5779
5780         /*
5781          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5782          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5783          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5784          * next-buddy nomination below.
5785          */
5786         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5787                 return;
5788
5789         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5790                 set_next_buddy(pse);
5791                 next_buddy_marked = 1;
5792         }
5793
5794         /*
5795          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5796          * wake up path.
5797          *
5798          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5799          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5800          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5801          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5802          * below.
5803          */
5804         if (test_tsk_need_resched(curr))
5805                 return;
5806
5807         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5808         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5809             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5810                 goto preempt;
5811
5812         /*
5813          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5814          * is driven by the tick):
5815          */
5816         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5817                 return;
5818
5819         find_matching_se(&se, &pse);
5820         update_curr(cfs_rq_of(se));
5821         BUG_ON(!pse);
5822         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5823                 /*
5824                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5825                  * triggering this preemption.
5826                  */
5827                 if (!next_buddy_marked)
5828                         set_next_buddy(pse);
5829                 goto preempt;
5830         }
5831
5832         return;
5833
5834 preempt:
5835         resched_curr(rq);
5836         /*
5837          * Only set the backward buddy when the current task is still
5838          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5839          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5840          * point, either of which can * drop the rq lock.
5841          *
5842          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5843          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5844          */
5845         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5846                 return;
5847
5848         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5849                 set_last_buddy(se);
5850 }
5851
5852 static struct task_struct *
5853 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5854 {
5855         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5856         struct sched_entity *se;
5857         struct task_struct *p;
5858         int new_tasks;
5859
5860 again:
5861 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5862         if (!cfs_rq->nr_running)
5863                 goto idle;
5864
5865         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5866                 goto simple;
5867
5868         /*
5869          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5870          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5871          *
5872          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5873          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5874          */
5875
5876         do {
5877                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5878
5879                 /*
5880                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5881                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5882                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5883                  * forget we've ever seen it.
5884                  */
5885                 if (curr) {
5886                         if (curr->on_rq)
5887                                 update_curr(cfs_rq);
5888                         else
5889                                 curr = NULL;
5890
5891                         /*
5892                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5893                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5894                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5895                          * be correct.
5896                          */
5897                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5898                                 goto simple;
5899                 }
5900
5901                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5902                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5903         } while (cfs_rq);
5904
5905         p = task_of(se);
5906
5907         /*
5908          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5909          * is a different task than we started out with, try and touch the
5910          * least amount of cfs_rqs.
5911          */
5912         if (prev != p) {
5913                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5914
5915                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5916                         int se_depth = se->depth;
5917                         int pse_depth = pse->depth;
5918
5919                         if (se_depth <= pse_depth) {
5920                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5921                                 pse = parent_entity(pse);
5922                         }
5923                         if (se_depth >= pse_depth) {
5924                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5925                                 se = parent_entity(se);
5926                         }
5927                 }
5928
5929                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5930                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5931         }
5932
5933         if (hrtick_enabled(rq))
5934                 hrtick_start_fair(rq, p);
5935
5936         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5937
5938         return p;
5939 simple:
5940         cfs_rq = &rq->cfs;
5941 #endif
5942
5943         if (!cfs_rq->nr_running)
5944                 goto idle;
5945
5946         put_prev_task(rq, prev);
5947
5948         do {
5949                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5950                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5951                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5952         } while (cfs_rq);
5953
5954         p = task_of(se);
5955
5956         if (hrtick_enabled(rq))
5957                 hrtick_start_fair(rq, p);
5958
5959         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5960
5961         return p;
5962
5963 idle:
5964         rq->misfit_task = 0;
5965         /*
5966          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5967          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5968          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5969          * re-start the picking loop.
5970          */
5971         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5972         new_tasks = idle_balance(rq);
5973         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5974         /*
5975          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5976          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5977          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5978          */
5979         if (new_tasks < 0)
5980                 return RETRY_TASK;
5981
5982         if (new_tasks > 0)
5983                 goto again;
5984
5985         return NULL;
5986 }
5987
5988 /*
5989  * Account for a descheduled task:
5990  */
5991 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5992 {
5993         struct sched_entity *se = &prev->se;
5994         struct cfs_rq *cfs_rq;
5995
5996         for_each_sched_entity(se) {
5997                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5998                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5999         }
6000 }
6001
6002 /*
6003  * sched_yield() is very simple
6004  *
6005  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6006  */
6007 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6008 {
6009         struct task_struct *curr = rq->curr;
6010         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6011         struct sched_entity *se = &curr->se;
6012
6013         /*
6014          * Are we the only task in the tree?
6015          */
6016         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6017                 return;
6018
6019         clear_buddies(cfs_rq, se);
6020
6021         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6022                 update_rq_clock(rq);
6023                 /*
6024                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6025                  */
6026                 update_curr(cfs_rq);
6027                 /*
6028                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6029                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6030                  * and double the fastpath cost.
6031                  */
6032                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6033         }
6034
6035         set_skip_buddy(se);
6036 }
6037
6038 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6039 {
6040         struct sched_entity *se = &p->se;
6041
6042         /* throttled hierarchies are not runnable */
6043         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6044                 return false;
6045
6046         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6047         set_next_buddy(se);
6048
6049         yield_task_fair(rq);
6050
6051         return true;
6052 }
6053
6054 #ifdef CONFIG_SMP
6055 /**************************************************
6056  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6057  *
6058  * BASICS
6059  *
6060  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6061  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6062  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6063  *
6064  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6065  *
6066  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6067  * W_i,0 is defined as:
6068  *
6069  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6070  *
6071  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6072  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6073  *
6074  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6075  * weight:
6076  *
6077  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6078  *
6079  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6080  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6081  * can also include other factors [XXX].
6082  *
6083  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6084  * directly from (1):
6085  *
6086  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6087  *
6088  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6089  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6090  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6091  *
6092  * [XXX expand on:
6093  *     - infeasible weights;
6094  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6095  *
6096  *
6097  * SCHED DOMAINS
6098  *
6099  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6100  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6101  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6102  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6103  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6104  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6105  * the groups.
6106  *
6107  * This yields:
6108  *
6109  *     log_2 n     1     n
6110  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6111  *     i = 0      2^i   2^i
6112  *                               `- size of each group
6113  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6114  *         |         `- freq
6115  *         `- sum over all levels
6116  *
6117  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6118  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6119  *
6120  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6121  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6122  *
6123  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6124  *
6125  *             log_2 n     
6126  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6127  *             k = 0
6128  *
6129  * And you'll find that:
6130  *
6131  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6132  *
6133  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6134  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6135  * of:
6136  *
6137  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6138  *
6139  *
6140  * WORK CONSERVING
6141  *
6142  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6143  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6144  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6145  *
6146  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6147  * time.
6148  *
6149  * [XXX more?]
6150  *
6151  *
6152  * CGROUPS
6153  *
6154  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6155  *
6156  *                                s_k,i
6157  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6158  *                                 S_k
6159  *
6160  * Where
6161  *
6162  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6163  *
6164  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6165  *
6166  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6167  * property.
6168  *
6169  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6170  *      rewrite all of this once again.]
6171  */ 
6172
6173 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6174
6175 enum fbq_type { regular, remote, all };
6176
6177 enum group_type {
6178         group_other = 0,
6179         group_misfit_task,
6180         group_imbalanced,
6181         group_overloaded,
6182 };
6183
6184 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6185 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6186 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6187 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6188
6189 struct lb_env {
6190         struct sched_domain     *sd;
6191
6192         struct rq               *src_rq;
6193         int                     src_cpu;
6194
6195         int                     dst_cpu;
6196         struct rq               *dst_rq;
6197
6198         struct cpumask          *dst_grpmask;
6199         int                     new_dst_cpu;
6200         enum cpu_idle_type      idle;
6201         long                    imbalance;
6202         unsigned int            src_grp_nr_running;
6203         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6204         struct cpumask          *cpus;
6205
6206         unsigned int            flags;
6207
6208         unsigned int            loop;
6209         unsigned int            loop_break;
6210         unsigned int            loop_max;
6211
6212         enum fbq_type           fbq_type;
6213         enum group_type         busiest_group_type;
6214         struct list_head        tasks;
6215 };
6216
6217 /*
6218  * Is this task likely cache-hot:
6219  */
6220 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6221 {
6222         s64 delta;
6223
6224         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6225
6226         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6227                 return 0;
6228
6229         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6230                 return 0;
6231
6232         /*
6233          * Buddy candidates are cache hot:
6234          */
6235         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6236                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6237                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6238                 return 1;
6239
6240         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6241                 return 1;
6242         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6243                 return 0;
6244
6245         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6246
6247         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6248 }
6249
6250 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6251 /*
6252  * Returns 1, if task migration degrades locality
6253  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6254  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6255  */
6256 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6257 {
6258         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6259         unsigned long src_faults, dst_faults;
6260         int src_nid, dst_nid;
6261
6262         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6263                 return -1;
6264
6265         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6266                 return -1;
6267
6268         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6269         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6270
6271         if (src_nid == dst_nid)
6272                 return -1;
6273
6274         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6275         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6276                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6277                         return 1;
6278                 else
6279                         return -1;
6280         }
6281
6282         /* Encourage migration to the preferred node. */
6283         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6284                 return 0;
6285
6286         if (numa_group) {
6287                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6288                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6289         } else {
6290                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6291                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6292         }
6293
6294         return dst_faults < src_faults;
6295 }
6296
6297 #else
6298 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6299                                              struct lb_env *env)
6300 {
6301         return -1;
6302 }
6303 #endif
6304
6305 /*
6306  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6307  */
6308 static
6309 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6310 {
6311         int tsk_cache_hot;
6312
6313         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6314
6315         /*
6316          * We do not migrate tasks that are:
6317          * 1) throttled_lb_pair, or
6318          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6319          * 3) running (obviously), or
6320          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6321          */
6322         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6323                 return 0;
6324
6325         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6326                 int cpu;
6327
6328                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6329
6330                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6331
6332                 /*
6333                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6334                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6335                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6336                  *
6337                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6338                  * one in current iteration.
6339                  */
6340                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6341                         return 0;
6342
6343                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6344                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6345                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6346                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6347                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6348                                 break;
6349                         }
6350                 }
6351
6352                 return 0;
6353         }
6354
6355         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6356         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6357
6358         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6359                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6360                 return 0;
6361         }
6362
6363         /*
6364          * Aggressive migration if:
6365          * 1) destination numa is preferred
6366          * 2) task is cache cold, or
6367          * 3) too many balance attempts have failed.
6368          */
6369         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6370         if (tsk_cache_hot == -1)
6371                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6372
6373         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6374             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6375                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6376                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6377                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6378                 }
6379                 return 1;
6380         }
6381
6382         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6383         return 0;
6384 }
6385
6386 /*
6387  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6388  */
6389 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6390 {
6391         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6392
6393         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6394         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6395         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6396 }
6397
6398 /*
6399  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6400  * part of active balancing operations within "domain".
6401  *
6402  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6403  */
6404 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6405 {
6406         struct task_struct *p, *n;
6407
6408         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6409
6410         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6411                 if (!can_migrate_task(p, env))
6412                         continue;
6413
6414                 detach_task(p, env);
6415
6416                 /*
6417                  * Right now, this is only the second place where
6418                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6419                  * so we can safely collect stats here rather than
6420                  * inside detach_tasks().
6421                  */
6422                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6423                 return p;
6424         }
6425         return NULL;
6426 }
6427
6428 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6429
6430 /*
6431  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6432  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6433  *
6434  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6435  */
6436 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6437 {
6438         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6439         struct task_struct *p;
6440         unsigned long load;
6441         int detached = 0;
6442
6443         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6444
6445         if (env->imbalance <= 0)
6446                 return 0;
6447
6448         while (!list_empty(tasks)) {
6449                 /*
6450                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6451                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6452                  */
6453                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6454                         break;
6455
6456                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6457
6458                 env->loop++;
6459                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6460                 if (env->loop > env->loop_max)
6461                         break;
6462
6463                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6464                 if (env->loop > env->loop_break) {
6465                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6466                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6467                         break;
6468                 }
6469
6470                 if (!can_migrate_task(p, env))
6471                         goto next;
6472
6473                 load = task_h_load(p);
6474
6475                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6476                         goto next;
6477
6478                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6479                         goto next;
6480
6481                 detach_task(p, env);
6482                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6483
6484                 detached++;
6485                 env->imbalance -= load;
6486
6487 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6488                 /*
6489                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6490                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6491                  * the critical section.
6492                  */
6493                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6494                         break;
6495 #endif
6496
6497                 /*
6498                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6499                  * weighted load.
6500                  */
6501                 if (env->imbalance <= 0)
6502                         break;
6503
6504                 continue;
6505 next:
6506                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6507         }
6508
6509         /*
6510          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6511          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6512          * than inside detach_one_task().
6513          */
6514         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6515
6516         return detached;
6517 }
6518
6519 /*
6520  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6521  */
6522 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6523 {
6524         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6525
6526         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6527         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6528         activate_task(rq, p, 0);
6529         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6530 }
6531
6532 /*
6533  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6534  * its new rq.
6535  */
6536 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6537 {
6538         raw_spin_lock(&rq->lock);
6539         attach_task(rq, p);
6540         /*
6541          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6542          */
6543         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6544         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6545 }
6546
6547 /*
6548  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6549  * new rq.
6550  */
6551 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6552 {
6553         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6554         struct task_struct *p;
6555
6556         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6557
6558         while (!list_empty(tasks)) {
6559                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6560                 list_del_init(&p->se.group_node);
6561
6562                 attach_task(env->dst_rq, p);
6563         }
6564
6565         /*
6566          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6567          */
6568         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6569
6570         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6571 }
6572
6573 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6574 static void update_blocked_averages(int cpu)
6575 {
6576         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6577         struct cfs_rq *cfs_rq;
6578         unsigned long flags;
6579
6580         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6581         update_rq_clock(rq);
6582
6583         /*
6584          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6585          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6586          */
6587         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6588                 /* throttled entities do not contribute to load */
6589                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6590                         continue;
6591
6592                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6593                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6594         }
6595         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6596 }
6597
6598 /*
6599  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6600  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6601  * group is a fraction of its parents load.
6602  */
6603 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6604 {
6605         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6606         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6607         unsigned long now = jiffies;
6608         unsigned long load;
6609
6610         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6611                 return;
6612
6613         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6614         for_each_sched_entity(se) {
6615                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6616                 cfs_rq->h_load_next = se;
6617                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6618                         break;
6619         }
6620
6621         if (!se) {
6622                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6623                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6624         }
6625
6626         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6627                 load = cfs_rq->h_load;
6628                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6629                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6630                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6631                 cfs_rq->h_load = load;
6632                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6633         }
6634 }
6635
6636 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6637 {
6638         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6639
6640         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6641         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6642                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6643 }
6644 #else
6645 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6646 {
6647         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6648         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6649         unsigned long flags;
6650
6651         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6652         update_rq_clock(rq);
6653         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6654         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6655 }
6656
6657 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6658 {
6659         return p->se.avg.load_avg;
6660 }
6661 #endif
6662
6663 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6664
6665 /*
6666  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6667  */
6668 struct sg_lb_stats {
6669         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6670         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6671         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6672         unsigned long load_per_task;
6673         unsigned long group_capacity;
6674         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6675         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6676         unsigned int idle_cpus;
6677         unsigned int group_weight;
6678         enum group_type group_type;
6679         int group_no_capacity;
6680         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6681 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6682         unsigned int nr_numa_running;
6683         unsigned int nr_preferred_running;
6684 #endif
6685 };
6686
6687 /*
6688  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6689  *               during load balancing.
6690  */
6691 struct sd_lb_stats {
6692         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6693         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6694         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6695         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6696         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6697
6698         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6699         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6700 };
6701
6702 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6703 {
6704         /*
6705          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6706          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6707          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6708          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6709          */
6710         *sds = (struct sd_lb_stats){
6711                 .busiest = NULL,
6712                 .local = NULL,
6713                 .total_load = 0UL,
6714                 .total_capacity = 0UL,
6715                 .busiest_stat = {
6716                         .avg_load = 0UL,
6717                         .sum_nr_running = 0,
6718                         .group_type = group_other,
6719                 },
6720         };
6721 }
6722
6723 /**
6724  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6725  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6726  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6727  *
6728  * Return: The load index.
6729  */
6730 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6731                                         enum cpu_idle_type idle)
6732 {
6733         int load_idx;
6734
6735         switch (idle) {
6736         case CPU_NOT_IDLE:
6737                 load_idx = sd->busy_idx;
6738                 break;
6739
6740         case CPU_NEWLY_IDLE:
6741                 load_idx = sd->newidle_idx;
6742                 break;
6743         default:
6744                 load_idx = sd->idle_idx;
6745                 break;
6746         }
6747
6748         return load_idx;
6749 }
6750
6751 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6752 {
6753         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6754         u64 total, used, age_stamp, avg;
6755         s64 delta;
6756
6757         /*
6758          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6759          * we read them once before doing sanity checks on them.
6760          */
6761         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6762         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6763         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6764
6765         if (unlikely(delta < 0))
6766                 delta = 0;
6767
6768         total = sched_avg_period() + delta;
6769
6770         used = div_u64(avg, total);
6771
6772         /*
6773          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6774          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6775          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6776          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6777          */
6778         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6779
6780         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6781                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6782
6783         return 1;
6784 }
6785
6786 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6787 {
6788         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6789         mcc->val = 0;
6790         mcc->cpu = -1;
6791 }
6792
6793 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6794 {
6795         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6796         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6797         struct max_cpu_capacity *mcc;
6798         unsigned long max_capacity;
6799         int max_cap_cpu;
6800         unsigned long flags;
6801
6802         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6803
6804         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6805
6806         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6807         max_capacity = mcc->val;
6808         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6809
6810         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6811             (max_capacity < capacity)) {
6812                 mcc->val = capacity;
6813                 mcc->cpu = cpu;
6814 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6815                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6816                 //pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6817                 goto skip_unlock;
6818 #endif
6819         }
6820         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6821
6822 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6823         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6824         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6825
6826         if (!capacity)
6827                 capacity = 1;
6828
6829         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6830         sdg->sgc->capacity = capacity;
6831         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6832 }
6833
6834 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6835 {
6836         struct sched_domain *child = sd->child;
6837         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6838         unsigned long capacity, max_capacity;
6839         unsigned long interval;
6840
6841         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6842         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6843         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6844
6845         if (!child) {
6846                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6847                 return;
6848         }
6849
6850         capacity = 0;
6851         max_capacity = 0;
6852
6853         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6854                 /*
6855                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6856                  * span the current group.
6857                  */
6858
6859                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6860                         struct sched_group_capacity *sgc;
6861                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6862
6863                         /*
6864                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6865                          * gets here before we've attached the domains to the
6866                          * runqueues.
6867                          *
6868                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6869                          * in update_cpu_capacity().
6870                          *
6871                          * This avoids capacity from being 0 and
6872                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6873                          */
6874                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6875                                 capacity += capacity_of(cpu);
6876                         } else {
6877                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6878                                 capacity += sgc->capacity;
6879                         }
6880
6881                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6882                 }
6883         } else  {
6884                 /*
6885                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6886                  * span the current group.
6887                  */ 
6888
6889                 group = child->groups;
6890                 do {
6891                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6892
6893                         capacity += sgc->capacity;
6894                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6895                         group = group->next;
6896                 } while (group != child->groups);
6897         }
6898
6899         sdg->sgc->capacity = capacity;
6900         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6901 }
6902
6903 /*
6904  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6905  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6906  * Return true is the capacity is reduced
6907  */
6908 static inline int
6909 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6910 {
6911         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6912                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6913 }
6914
6915 /*
6916  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6917  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6918  *
6919  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6920  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6921  * Something like:
6922  *
6923  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6924  *              *     * * *
6925  *
6926  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6927  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6928  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6929  *
6930  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6931  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6932  * moving tasks due to affinity constraints.
6933  *
6934  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6935  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6936  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6937  * to create an effective group imbalance.
6938  *
6939  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6940  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6941  * subtle and fragile situation.
6942  */
6943
6944 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6945 {
6946         return group->sgc->imbalance;
6947 }
6948
6949 /*
6950  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6951  * be used by some tasks.
6952  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6953  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6954  * available capacity for CFS tasks.
6955  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6956  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6957  * capacity in meaningful for the load balancer.
6958  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6959  * any benefit for the load balance.
6960  */
6961 static inline bool
6962 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6963 {
6964         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6965                 return true;
6966
6967         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6968                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6969                 return true;
6970
6971         return false;
6972 }
6973
6974 /*
6975  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6976  *  handle.
6977  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6978  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6979  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6980  *  false.
6981  */
6982 static inline bool
6983 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6984 {
6985         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6986                 return false;
6987
6988         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6989                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6990                 return true;
6991
6992         return false;
6993 }
6994
6995
6996 /*
6997  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
6998  * per-cpu capacity than sched_group ref.
6999  */
7000 static inline bool
7001 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7002 {
7003         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
7004                                                         ref->sgc->max_capacity;
7005 }
7006
7007 static inline enum
7008 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7009                           struct sg_lb_stats *sgs)
7010 {
7011         if (sgs->group_no_capacity)
7012                 return group_overloaded;
7013
7014         if (sg_imbalanced(group))
7015                 return group_imbalanced;
7016
7017         if (sgs->group_misfit_task)
7018                 return group_misfit_task;
7019
7020         return group_other;
7021 }
7022
7023 /**
7024  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7025  * @env: The load balancing environment.
7026  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7027  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7028  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7029  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7030  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7031  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7032  */
7033 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7034                         struct sched_group *group, int load_idx,
7035                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7036                         bool *overload, bool *overutilized)
7037 {
7038         unsigned long load;
7039         int i;
7040
7041         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7042
7043         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7044                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7045
7046                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7047                 if (local_group)
7048                         load = target_load(i, load_idx);
7049                 else
7050                         load = source_load(i, load_idx);
7051
7052                 sgs->group_load += load;
7053                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7054                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7055
7056                 if (rq->nr_running > 1)
7057                         *overload = true;
7058
7059 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7060                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7061                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7062 #endif
7063                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7064                 if (idle_cpu(i))
7065                         sgs->idle_cpus++;
7066
7067                 if (cpu_overutilized(i)) {
7068                         *overutilized = true;
7069                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7070                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7071                 }
7072         }
7073
7074         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7075         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7076         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7077
7078         if (sgs->sum_nr_running)
7079                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7080
7081         sgs->group_weight = group->group_weight;
7082
7083         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7084         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7085 }
7086
7087 /**
7088  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7089  * @env: The load balancing environment.
7090  * @sds: sched_domain statistics
7091  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7092  * @sgs: sched_group statistics
7093  *
7094  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7095  * busiest group.
7096  *
7097  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7098  * busiest group. %false otherwise.
7099  */
7100 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7101                                    struct sd_lb_stats *sds,
7102                                    struct sched_group *sg,
7103                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7104 {
7105         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7106
7107         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7108                 return true;
7109
7110         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7111                 return false;
7112
7113         /*
7114          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7115          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7116          */
7117         if (sgs->group_type == group_other &&
7118             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7119                 return false;
7120
7121         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7122                 return false;
7123
7124         /*
7125          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7126          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7127          */
7128         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7129             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7130                 return false;
7131
7132         /* This is the busiest node in its class. */
7133         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7134                 return true;
7135
7136         /*
7137          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7138          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7139          * higher than ourself as busy.
7140          */
7141         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7142                 if (!sds->busiest)
7143                         return true;
7144
7145                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7146                         return true;
7147         }
7148
7149         return false;
7150 }
7151
7152 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7153 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7154 {
7155         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7156                 return regular;
7157         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7158                 return remote;
7159         return all;
7160 }
7161
7162 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7163 {
7164         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7165                 return regular;
7166         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7167                 return remote;
7168         return all;
7169 }
7170 #else
7171 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7172 {
7173         return all;
7174 }
7175
7176 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7177 {
7178         return regular;
7179 }
7180 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7181
7182 /**
7183  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7184  * @env: The load balancing environment.
7185  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7186  */
7187 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7188 {
7189         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7190         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7191         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7192         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7193         bool overload = false, overutilized = false;
7194
7195         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7196                 prefer_sibling = 1;
7197
7198         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7199
7200         do {
7201                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7202                 int local_group;
7203
7204                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7205                 if (local_group) {
7206                         sds->local = sg;
7207                         sgs = &sds->local_stat;
7208
7209                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7210                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7211                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7212                 }
7213
7214                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7215                                                 &overload, &overutilized);
7216
7217                 if (local_group)
7218                         goto next_group;
7219
7220                 /*
7221                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7222                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7223                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7224                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7225                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7226                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7227                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7228                  * the tasks on the system).
7229                  */
7230                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7231                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7232                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7233                         sgs->group_no_capacity = 1;
7234                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7235                 }
7236
7237                 /*
7238                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7239                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7240                  */
7241                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7242                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7243                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7244                         sgs->group_type = group_other;
7245
7246                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7247                         sds->busiest = sg;
7248                         sds->busiest_stat = *sgs;
7249                 }
7250
7251 next_group:
7252                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7253                 sds->total_load += sgs->group_load;
7254                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7255
7256                 sg = sg->next;
7257         } while (sg != env->sd->groups);
7258
7259         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7260                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7261
7262         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7263
7264         if (!env->sd->parent) {
7265                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7266                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7267                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7268
7269                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7270                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7271                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7272         } else {
7273                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7274                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7275         }
7276 }
7277
7278 /**
7279  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7280  *                      sched doman.
7281  *
7282  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7283  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7284  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7285  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7286  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7287  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7288  *
7289  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7290  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7291  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7292  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7293  * number.
7294  *
7295  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7296  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7297  *
7298  * @env: The load balancing environment.
7299  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7300  */
7301 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7302 {
7303         int busiest_cpu;
7304
7305         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7306                 return 0;
7307
7308         if (!sds->busiest)
7309                 return 0;
7310
7311         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7312         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7313                 return 0;
7314
7315         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7316                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7317                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7318
7319         return 1;
7320 }
7321
7322 /**
7323  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7324  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7325  *                      load balancing.
7326  * @env: The load balancing environment.
7327  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7328  */
7329 static inline
7330 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7331 {
7332         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7333         unsigned int imbn = 2;
7334         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7335         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7336
7337         local = &sds->local_stat;
7338         busiest = &sds->busiest_stat;
7339
7340         if (!local->sum_nr_running)
7341                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7342         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7343                 imbn = 1;
7344
7345         scaled_busy_load_per_task =
7346                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7347                 busiest->group_capacity;
7348
7349         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7350             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7351                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7352                 return;
7353         }
7354
7355         /*
7356          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7357          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7358          * moving them.
7359          */
7360
7361         capa_now += busiest->group_capacity *
7362                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7363         capa_now += local->group_capacity *
7364                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7365         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7366
7367         /* Amount of load we'd subtract */
7368         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7369                 capa_move += busiest->group_capacity *
7370                             min(busiest->load_per_task,
7371                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7372         }
7373
7374         /* Amount of load we'd add */
7375         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7376             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7377                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7378                       local->group_capacity;
7379         } else {
7380                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7381                       local->group_capacity;
7382         }
7383         capa_move += local->group_capacity *
7384                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7385         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7386
7387         /* Move if we gain throughput */
7388         if (capa_move > capa_now)
7389                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7390 }
7391
7392 /**
7393  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7394  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7395  * @env: load balance environment
7396  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7397  */
7398 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7399 {
7400         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7401         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7402
7403         local = &sds->local_stat;
7404         busiest = &sds->busiest_stat;
7405
7406         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7407                 /*
7408                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7409                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7410                  */
7411                 busiest->load_per_task =
7412                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7413         }
7414
7415         /*
7416          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7417          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7418          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7419          */
7420         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7421             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7422                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7423                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7424                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7425                         return;
7426                 }
7427
7428                 /*
7429                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7430                  * cycles to maximize throughput
7431                  */
7432                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7433                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7434                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7435                         return;
7436                 }
7437
7438                 env->imbalance = 0;
7439                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7440         }
7441
7442         /*
7443          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7444          */
7445         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7446             local->group_type   == group_overloaded) {
7447                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7448                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7449                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7450                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7451                 else
7452                         load_above_capacity = ~0UL;
7453         }
7454
7455         /*
7456          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7457          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7458          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7459          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7460          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7461          * for the minimum possible imbalance.
7462          */
7463         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7464
7465         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7466         env->imbalance = min(
7467                 max_pull * busiest->group_capacity,
7468                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7469         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7470
7471         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7472         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7473                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7474                                      busiest->group_misfit_task);
7475
7476         /*
7477          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7478          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7479          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7480          * moved
7481          */
7482         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7483                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7484 }
7485
7486 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7487
7488 /**
7489  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7490  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7491  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7492  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7493  * such a group exists.
7494  *
7495  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7496  * to restore balance.
7497  *
7498  * @env: The load balancing environment.
7499  *
7500  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7501  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7502  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7503  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7504  */
7505 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7506 {
7507         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7508         struct sd_lb_stats sds;
7509
7510         init_sd_lb_stats(&sds);
7511
7512         /*
7513          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7514          * this level.
7515          */
7516         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7517
7518         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7519                 goto out_balanced;
7520
7521         local = &sds.local_stat;
7522         busiest = &sds.busiest_stat;
7523
7524         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7525         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7526             check_asym_packing(env, &sds))
7527                 return sds.busiest;
7528
7529         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7530         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7531                 goto out_balanced;
7532
7533         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7534                                                 / sds.total_capacity;
7535
7536         /*
7537          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7538          * work because they assume all things are equal, which typically
7539          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7540          */
7541         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7542                 goto force_balance;
7543
7544         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7545         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7546             busiest->group_no_capacity)
7547                 goto force_balance;
7548
7549         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7550         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7551                 goto force_balance;
7552         }
7553
7554         /*
7555          * If the local group is busier than the selected busiest group
7556          * don't try and pull any tasks.
7557          */
7558         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7559                 goto out_balanced;
7560
7561         /*
7562          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7563          * average load.
7564          */
7565         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7566                 goto out_balanced;
7567
7568         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7569                 /*
7570                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7571                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7572                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7573                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7574                  * might end up to just move the imbalance on another group
7575                  */
7576                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7577                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7578                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7579                         goto out_balanced;
7580         } else {
7581                 /*
7582                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7583                  * imbalance_pct to be conservative.
7584                  */
7585                 if (100 * busiest->avg_load <=
7586                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7587                         goto out_balanced;
7588         }
7589
7590 force_balance:
7591         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7592         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7593         calculate_imbalance(env, &sds);
7594         return sds.busiest;
7595
7596 out_balanced:
7597         env->imbalance = 0;
7598         return NULL;
7599 }
7600
7601 /*
7602  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7603  */
7604 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7605                                      struct sched_group *group)
7606 {
7607         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7608         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7609         int i;
7610
7611         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7612                 unsigned long capacity, wl;
7613                 enum fbq_type rt;
7614
7615                 rq = cpu_rq(i);
7616                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7617
7618                 /*
7619                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7620                  *  - regular: there are !numa tasks
7621                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7622                  *  - all:     there is no distinction
7623                  *
7624                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7625                  * ignore those when there's better options.
7626                  *
7627                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7628                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7629                  * queue by moving tasks around inside the node.
7630                  *
7631                  * If we cannot move enough load due to this classification
7632                  * the next pass will adjust the group classification and
7633                  * allow migration of more tasks.
7634                  *
7635                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7636                  */
7637                 if (rt > env->fbq_type)
7638                         continue;
7639
7640                 capacity = capacity_of(i);
7641
7642                 wl = weighted_cpuload(i);
7643
7644                 /*
7645                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7646                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7647                  */
7648
7649                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7650                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7651                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7652                         continue;
7653
7654                 /*
7655                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7656                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7657                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7658                  * potentially running at a lower capacity.
7659                  *
7660                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7661                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7662                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7663                  * our previous maximum.
7664                  */
7665                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7666                         busiest_load = wl;
7667                         busiest_capacity = capacity;
7668                         busiest = rq;
7669                 }
7670         }
7671
7672         return busiest;
7673 }
7674
7675 /*
7676  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7677  * so long as it is large enough.
7678  */
7679 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7680
7681 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7682 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7683
7684 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7685 {
7686         struct sched_domain *sd = env->sd;
7687
7688         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7689
7690                 /*
7691                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7692                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7693                  * lowest numbered CPUs.
7694                  */
7695                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7696                         return 1;
7697         }
7698
7699         /*
7700          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7701          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7702          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7703          * available on dst_cpu.
7704          */
7705         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7706             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7707                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7708                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7709                         return 1;
7710         }
7711
7712         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7713                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7714                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7715                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7716                         return 1;
7717         }
7718
7719         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7720 }
7721
7722 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7723
7724 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7725 {
7726         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7727         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7728         int cpu, balance_cpu = -1;
7729
7730         /*
7731          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7732          * to do the newly idle load balance.
7733          */
7734         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7735                 return 1;
7736
7737         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7738         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7739         /* Try to find first idle cpu */
7740         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7741                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7742                         continue;
7743
7744                 balance_cpu = cpu;
7745                 break;
7746         }
7747
7748         if (balance_cpu == -1)
7749                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7750
7751         /*
7752          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7753          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7754          */
7755         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7756 }
7757
7758 /*
7759  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7760  * tasks if there is an imbalance.
7761  */
7762 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7763                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7764                         int *continue_balancing)
7765 {
7766         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7767         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7768         struct sched_group *group;
7769         struct rq *busiest;
7770         unsigned long flags;
7771         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7772
7773         struct lb_env env = {
7774                 .sd             = sd,
7775                 .dst_cpu        = this_cpu,
7776                 .dst_rq         = this_rq,
7777                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7778                 .idle           = idle,
7779                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7780                 .cpus           = cpus,
7781                 .fbq_type       = all,
7782                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7783         };
7784
7785         /*
7786          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7787          * other cpus in our group
7788          */
7789         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7790                 env.dst_grpmask = NULL;
7791
7792         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7793
7794         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7795
7796 redo:
7797         if (!should_we_balance(&env)) {
7798                 *continue_balancing = 0;
7799                 goto out_balanced;
7800         }
7801
7802         group = find_busiest_group(&env);
7803         if (!group) {
7804                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7805                 goto out_balanced;
7806         }
7807
7808         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7809         if (!busiest) {
7810                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7811                 goto out_balanced;
7812         }
7813
7814         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7815
7816         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7817
7818         env.src_cpu = busiest->cpu;
7819         env.src_rq = busiest;
7820
7821         ld_moved = 0;
7822         if (busiest->nr_running > 1) {
7823                 /*
7824                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7825                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7826                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7827                  * correctly treated as an imbalance.
7828                  */
7829                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7830                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7831
7832 more_balance:
7833                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7834
7835                 /*
7836                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7837                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7838                  */
7839                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7840                 /*
7841                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7842                  */
7843                 if (cur_ld_moved)
7844                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7845
7846                 /*
7847                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7848                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7849                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7850                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7851                  * See task_rq_lock() family for the details.
7852                  */
7853
7854                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7855
7856                 if (cur_ld_moved) {
7857                         attach_tasks(&env);
7858                         ld_moved += cur_ld_moved;
7859                 }
7860
7861                 local_irq_restore(flags);
7862
7863                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7864                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7865                         goto more_balance;
7866                 }
7867
7868                 /*
7869                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7870                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7871                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7872                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7873                  * sched_group.
7874                  *
7875                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7876                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7877                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7878                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7879                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7880                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7881                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7882                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7883                  * This however should not happen so much in practice and
7884                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7885                  * excess load moved.
7886                  */
7887                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7888
7889                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7890                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7891
7892                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7893                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7894                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7895                         env.loop         = 0;
7896                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7897
7898                         /*
7899                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7900                          * need to continue with same src_cpu.
7901                          */
7902                         goto more_balance;
7903                 }
7904
7905                 /*
7906                  * We failed to reach balance because of affinity.
7907                  */
7908                 if (sd_parent) {
7909                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7910
7911                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7912                                 *group_imbalance = 1;
7913                 }
7914
7915                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7916                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7917                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7918                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7919                                 env.loop = 0;
7920                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7921                                 goto redo;
7922                         }
7923                         goto out_all_pinned;
7924                 }
7925         }
7926
7927         if (!ld_moved) {
7928                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7929                 /*
7930                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7931                  * We do not want newidle balance, which can be very
7932                  * frequent, pollute the failure counter causing
7933                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7934                  */
7935                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7936                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7937                                 sd->nr_balance_failed++;
7938
7939                 if (need_active_balance(&env)) {
7940                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7941
7942                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7943                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7944                          * moved to this_cpu
7945                          */
7946                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7947                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7948                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7949                                                             flags);
7950                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7951                                 goto out_one_pinned;
7952                         }
7953
7954                         /*
7955                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7956                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7957                          * only after active load balance is finished.
7958                          */
7959                         if (!busiest->active_balance) {
7960                                 busiest->active_balance = 1;
7961                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7962                                 active_balance = 1;
7963                         }
7964                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7965
7966                         if (active_balance) {
7967                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7968                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7969                                         &busiest->active_balance_work);
7970                         }
7971
7972                         /*
7973                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7974                          * counter.
7975                          */
7976                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7977                 }
7978         } else
7979                 sd->nr_balance_failed = 0;
7980
7981         if (likely(!active_balance)) {
7982                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7983                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7984         } else {
7985                 /*
7986                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7987                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7988                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7989                  * detach_tasks).
7990                  */
7991                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7992                         sd->balance_interval *= 2;
7993         }
7994
7995         goto out;
7996
7997 out_balanced:
7998         /*
7999          * We reach balance although we may have faced some affinity
8000          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8001          */
8002         if (sd_parent) {
8003                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8004
8005                 if (*group_imbalance)
8006                         *group_imbalance = 0;
8007         }
8008
8009 out_all_pinned:
8010         /*
8011          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8012          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8013          * can try to migrate them.
8014          */
8015         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
8016
8017         sd->nr_balance_failed = 0;
8018
8019 out_one_pinned:
8020         /* tune up the balancing interval */
8021         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8022                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8023                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8024                 sd->balance_interval *= 2;
8025
8026         ld_moved = 0;
8027 out:
8028         return ld_moved;
8029 }
8030
8031 static inline unsigned long
8032 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8033 {
8034         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8035
8036         if (cpu_busy)
8037                 interval *= sd->busy_factor;
8038
8039         /* scale ms to jiffies */
8040         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8041         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8042
8043         return interval;
8044 }
8045
8046 static inline void
8047 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8048 {
8049         unsigned long interval, next;
8050
8051         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8052         next = sd->last_balance + interval;
8053
8054         if (time_after(*next_balance, next))
8055                 *next_balance = next;
8056 }
8057
8058 /*
8059  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8060  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8061  */
8062 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8063 {
8064         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8065         int this_cpu = this_rq->cpu;
8066         struct sched_domain *sd;
8067         int pulled_task = 0;
8068         u64 curr_cost = 0;
8069
8070         idle_enter_fair(this_rq);
8071
8072         /*
8073          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8074          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8075          */
8076         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8077
8078         if (!energy_aware() &&
8079             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8080              !this_rq->rd->overload)) {
8081                 rcu_read_lock();
8082                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8083                 if (sd)
8084                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8085                 rcu_read_unlock();
8086
8087                 goto out;
8088         }
8089
8090         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8091
8092         update_blocked_averages(this_cpu);
8093         rcu_read_lock();
8094         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8095                 int continue_balancing = 1;
8096                 u64 t0, domain_cost;
8097
8098                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8099                         continue;
8100
8101                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8102                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8103                         break;
8104                 }
8105
8106                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8107                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8108
8109                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8110                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8111                                                    &continue_balancing);
8112
8113                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8114                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8115                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8116
8117                         curr_cost += domain_cost;
8118                 }
8119
8120                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8121
8122                 /*
8123                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8124                  * now runnable tasks on this rq.
8125                  */
8126                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8127                         break;
8128         }
8129         rcu_read_unlock();
8130
8131         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8132
8133         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8134                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8135
8136         /*
8137          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8138          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8139          * pretend we pulled a task.
8140          */
8141         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8142                 pulled_task = 1;
8143
8144 out:
8145         /* Move the next balance forward */
8146         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8147                 this_rq->next_balance = next_balance;
8148
8149         /* Is there a task of a high priority class? */
8150         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8151                 pulled_task = -1;
8152
8153         if (pulled_task) {
8154                 idle_exit_fair(this_rq);
8155                 this_rq->idle_stamp = 0;
8156         }
8157
8158         return pulled_task;
8159 }
8160
8161 /*
8162  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8163  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8164  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8165  * avoids physical / logical imbalances.
8166  */
8167 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8168 {
8169         struct rq *busiest_rq = data;
8170         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8171         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8172         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8173         struct sched_domain *sd;
8174         struct task_struct *p = NULL;
8175
8176         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8177
8178         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8179         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8180                      !busiest_rq->active_balance))
8181                 goto out_unlock;
8182
8183         /* Is there any task to move? */
8184         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8185                 goto out_unlock;
8186
8187         /*
8188          * This condition is "impossible", if it occurs
8189          * we need to fix it. Originally reported by
8190          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8191          */
8192         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8193
8194         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8195         rcu_read_lock();
8196         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8197                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8198                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8199                                 break;
8200         }
8201
8202         if (likely(sd)) {
8203                 struct lb_env env = {
8204                         .sd             = sd,
8205                         .dst_cpu        = target_cpu,
8206                         .dst_rq         = target_rq,
8207                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8208                         .src_rq         = busiest_rq,
8209                         .idle           = CPU_IDLE,
8210                 };
8211
8212                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8213
8214                 p = detach_one_task(&env);
8215                 if (p) {
8216                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8217                         /*
8218                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8219                          */
8220                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8221                 }
8222                 else
8223                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8224         }
8225         rcu_read_unlock();
8226 out_unlock:
8227         busiest_rq->active_balance = 0;
8228         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8229
8230         if (p)
8231                 attach_one_task(target_rq, p);
8232
8233         local_irq_enable();
8234
8235         return 0;
8236 }
8237
8238 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8239 {
8240         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8241 }
8242
8243 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8244 /*
8245  * idle load balancing details
8246  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8247  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8248  *   load balancing for all the idle CPUs.
8249  */
8250 static struct {
8251         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8252         atomic_t nr_cpus;
8253         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8254 } nohz ____cacheline_aligned;
8255
8256 static inline int find_new_ilb(void)
8257 {
8258         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8259
8260         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8261                 return ilb;
8262
8263         return nr_cpu_ids;
8264 }
8265
8266 /*
8267  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8268  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8269  * CPU (if there is one).
8270  */
8271 static void nohz_balancer_kick(void)
8272 {
8273         int ilb_cpu;
8274
8275         nohz.next_balance++;
8276
8277         ilb_cpu = find_new_ilb();
8278
8279         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8280                 return;
8281
8282         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8283                 return;
8284         /*
8285          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8286          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8287          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8288          * will be run before returning from the IPI.
8289          */
8290         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8291         return;
8292 }
8293
8294 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8295 {
8296         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8297                 /*
8298                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8299                  */
8300                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8301                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8302                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8303                 }
8304                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8305         }
8306 }
8307
8308 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8309 {
8310         struct sched_domain *sd;
8311         int cpu = smp_processor_id();
8312
8313         rcu_read_lock();
8314         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8315
8316         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8317                 goto unlock;
8318         sd->nohz_idle = 0;
8319
8320         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8321 unlock:
8322         rcu_read_unlock();
8323 }
8324
8325 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8326 {
8327         struct sched_domain *sd;
8328         int cpu = smp_processor_id();
8329
8330         rcu_read_lock();
8331         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8332
8333         if (!sd || sd->nohz_idle)
8334                 goto unlock;
8335         sd->nohz_idle = 1;
8336
8337         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8338 unlock:
8339         rcu_read_unlock();
8340 }
8341
8342 /*
8343  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8344  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8345  */
8346 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8347 {
8348         /*
8349          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8350          */
8351         if (!cpu_active(cpu))
8352                 return;
8353
8354         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8355                 return;
8356
8357         /*
8358          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8359          */
8360         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8361                 return;
8362
8363         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8364         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8365         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8366 }
8367
8368 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8369                                         unsigned long action, void *hcpu)
8370 {
8371         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8372         case CPU_DYING:
8373                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8374                 return NOTIFY_OK;
8375         default:
8376                 return NOTIFY_DONE;
8377         }
8378 }
8379 #endif
8380
8381 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8382
8383 /*
8384  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8385  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8386  */
8387 void update_max_interval(void)
8388 {
8389         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8390 }
8391
8392 /*
8393  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8394  * and initiates a balancing operation if so.
8395  *
8396  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8397  */
8398 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8399 {
8400         int continue_balancing = 1;
8401         int cpu = rq->cpu;
8402         unsigned long interval;
8403         struct sched_domain *sd;
8404         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8405         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8406         int update_next_balance = 0;
8407         int need_serialize, need_decay = 0;
8408         u64 max_cost = 0;
8409
8410         update_blocked_averages(cpu);
8411
8412         rcu_read_lock();
8413         for_each_domain(cpu, sd) {
8414                 /*
8415                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8416                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8417                  */
8418                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8419                         sd->max_newidle_lb_cost =
8420                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8421                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8422                         need_decay = 1;
8423                 }
8424                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8425
8426                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8427                         continue;
8428
8429                 /*
8430                  * Stop the load balance at this level. There is another
8431                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8432                  * actively.
8433                  */
8434                 if (!continue_balancing) {
8435                         if (need_decay)
8436                                 continue;
8437                         break;
8438                 }
8439
8440                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8441
8442                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8443                 if (need_serialize) {
8444                         if (!spin_trylock(&balancing))
8445                                 goto out;
8446                 }
8447
8448                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8449                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8450                                 /*
8451                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8452                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8453                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8454                                  */
8455                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8456                         }
8457                         sd->last_balance = jiffies;
8458                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8459                 }
8460                 if (need_serialize)
8461                         spin_unlock(&balancing);
8462 out:
8463                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8464                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8465                         update_next_balance = 1;
8466                 }
8467         }
8468         if (need_decay) {
8469                 /*
8470                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8471                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8472                  */
8473                 rq->max_idle_balance_cost =
8474                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8475         }
8476         rcu_read_unlock();
8477
8478         /*
8479          * next_balance will be updated only when there is a need.
8480          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8481          * updated.
8482          */
8483         if (likely(update_next_balance)) {
8484                 rq->next_balance = next_balance;
8485
8486 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8487                 /*
8488                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8489                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8490                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8491                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8492                  * balance for itself and we need to update the
8493                  * nohz.next_balance accordingly.
8494                  */
8495                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8496                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8497 #endif
8498         }
8499 }
8500
8501 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8502 /*
8503  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8504  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8505  */
8506 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8507 {
8508         int this_cpu = this_rq->cpu;
8509         struct rq *rq;
8510         int balance_cpu;
8511         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8512         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8513         int update_next_balance = 0;
8514
8515         if (idle != CPU_IDLE ||
8516             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8517                 goto end;
8518
8519         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8520                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8521                         continue;
8522
8523                 /*
8524                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8525                  * work being done for other cpus. Next load
8526                  * balancing owner will pick it up.
8527                  */
8528                 if (need_resched())
8529                         break;
8530
8531                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8532
8533                 /*
8534                  * If time for next balance is due,
8535                  * do the balance.
8536                  */
8537                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8538                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8539                         update_rq_clock(rq);
8540                         update_idle_cpu_load(rq);
8541                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8542                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8543                 }
8544
8545                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8546                         next_balance = rq->next_balance;
8547                         update_next_balance = 1;
8548                 }
8549         }
8550
8551         /*
8552          * next_balance will be updated only when there is a need.
8553          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8554          * updated.
8555          */
8556         if (likely(update_next_balance))
8557                 nohz.next_balance = next_balance;
8558 end:
8559         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8560 }
8561
8562 /*
8563  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8564  * of an idle cpu in the system.
8565  *   - This rq has more than one task.
8566  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8567  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8568  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8569  *     multiple busy cpu.
8570  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8571  *     domain span are idle.
8572  */
8573 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8574 {
8575         unsigned long now = jiffies;
8576         struct sched_domain *sd;
8577         struct sched_group_capacity *sgc;
8578         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8579         bool kick = false;
8580
8581         if (unlikely(rq->idle_balance))
8582                 return false;
8583
8584        /*
8585         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8586         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8587         */
8588         set_cpu_sd_state_busy();
8589         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8590
8591         /*
8592          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8593          * balancing.
8594          */
8595         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8596                 return false;
8597
8598         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8599                 return false;
8600
8601         if (rq->nr_running >= 2 &&
8602             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8603                 return true;
8604
8605         rcu_read_lock();
8606         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8607         if (sd && !energy_aware()) {
8608                 sgc = sd->groups->sgc;
8609                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8610
8611                 if (nr_busy > 1) {
8612                         kick = true;
8613                         goto unlock;
8614                 }
8615
8616         }
8617
8618         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8619         if (sd) {
8620                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8621                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8622                         kick = true;
8623                         goto unlock;
8624                 }
8625         }
8626
8627         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8628         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8629                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8630                 kick = true;
8631                 goto unlock;
8632         }
8633
8634 unlock:
8635         rcu_read_unlock();
8636         return kick;
8637 }
8638 #else
8639 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8640 #endif
8641
8642 /*
8643  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8644  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8645  */
8646 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8647 {
8648         struct rq *this_rq = this_rq();
8649         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8650                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8651
8652         /*
8653          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8654          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8655          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8656          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8657          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8658          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8659          */
8660         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8661         rebalance_domains(this_rq, idle);
8662 }
8663
8664 /*
8665  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8666  */
8667 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8668 {
8669         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8670         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8671                 return;
8672
8673         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8674                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8675 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8676         if (nohz_kick_needed(rq))
8677                 nohz_balancer_kick();
8678 #endif
8679 }
8680
8681 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8682 {
8683         update_sysctl();
8684
8685         update_runtime_enabled(rq);
8686 }
8687
8688 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8689 {
8690         update_sysctl();
8691
8692         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8693         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8694 }
8695
8696 #endif /* CONFIG_SMP */
8697
8698 /*
8699  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8700  */
8701 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8702 {
8703         struct cfs_rq *cfs_rq;
8704         struct sched_entity *se = &curr->se;
8705
8706         for_each_sched_entity(se) {
8707                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8708                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8709         }
8710
8711         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8712                 task_tick_numa(rq, curr);
8713
8714         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8715                 rq->rd->overutilized = true;
8716
8717         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8718 }
8719
8720 /*
8721  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8722  *  - child not yet on the tasklist
8723  *  - preemption disabled
8724  */
8725 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8726 {
8727         struct cfs_rq *cfs_rq;
8728         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8729         int this_cpu = smp_processor_id();
8730         struct rq *rq = this_rq();
8731         unsigned long flags;
8732
8733         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8734
8735         update_rq_clock(rq);
8736
8737         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8738         curr = cfs_rq->curr;
8739
8740         /*
8741          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8742          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8743          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8744          * of child point to valid ones.
8745          */
8746         rcu_read_lock();
8747         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8748         rcu_read_unlock();
8749
8750         update_curr(cfs_rq);
8751
8752         if (curr)
8753                 se->vruntime = curr->vruntime;
8754         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8755
8756         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8757                 /*
8758                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8759                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8760                  */
8761                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8762                 resched_curr(rq);
8763         }
8764
8765         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8766
8767         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8768 }
8769
8770 /*
8771  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8772  * the current task.
8773  */
8774 static void
8775 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8776 {
8777         if (!task_on_rq_queued(p))
8778                 return;
8779
8780         /*
8781          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8782          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8783          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8784          */
8785         if (rq->curr == p) {
8786                 if (p->prio > oldprio)
8787                         resched_curr(rq);
8788         } else
8789                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8790 }
8791
8792 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8793 {
8794         struct sched_entity *se = &p->se;
8795
8796         /*
8797          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8798          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8799          * vruntime.
8800          */
8801         if (p->on_rq)
8802                 return true;
8803
8804         /*
8805          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8806          * But there are some cases where it has already been normalized:
8807          *
8808          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8809          *   wake_up_new_task().
8810          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8811          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8812          */
8813         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8814                 return true;
8815
8816         return false;
8817 }
8818
8819 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8820 {
8821         struct sched_entity *se = &p->se;
8822         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8823
8824         if (!vruntime_normalized(p)) {
8825                 /*
8826                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8827                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8828                  */
8829                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8830                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8831         }
8832
8833         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8834         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8835 }
8836
8837 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8838 {
8839         struct sched_entity *se = &p->se;
8840         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8841
8842 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8843         /*
8844          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8845          * class maintain depth value), reset depth properly.
8846          */
8847         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8848 #endif
8849
8850         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8851         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8852
8853         if (!vruntime_normalized(p))
8854                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8855 }
8856
8857 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8858 {
8859         detach_task_cfs_rq(p);
8860 }
8861
8862 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8863 {
8864         attach_task_cfs_rq(p);
8865
8866         if (task_on_rq_queued(p)) {
8867                 /*
8868                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8869                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8870                  * if we can still preempt the current task.
8871                  */
8872                 if (rq->curr == p)
8873                         resched_curr(rq);
8874                 else
8875                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8876         }
8877 }
8878
8879 /* Account for a task changing its policy or group.
8880  *
8881  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8882  * migrates between groups/classes.
8883  */
8884 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8885 {
8886         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8887
8888         for_each_sched_entity(se) {
8889                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8890
8891                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8892                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8893                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8894         }
8895 }
8896
8897 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8898 {
8899         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8900         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8901 #ifndef CONFIG_64BIT
8902         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8903 #endif
8904 #ifdef CONFIG_SMP
8905         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8906         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8907 #endif
8908 }
8909
8910 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8911 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8912 {
8913         detach_task_cfs_rq(p);
8914         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8915
8916 #ifdef CONFIG_SMP
8917         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8918         p->se.avg.last_update_time = 0;
8919 #endif
8920         attach_task_cfs_rq(p);
8921 }
8922
8923 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8924 {
8925         int i;
8926
8927         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8928
8929         for_each_possible_cpu(i) {
8930                 if (tg->cfs_rq)
8931                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8932                 if (tg->se) {
8933                         if (tg->se[i])
8934                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8935                         kfree(tg->se[i]);
8936                 }
8937         }
8938
8939         kfree(tg->cfs_rq);
8940         kfree(tg->se);
8941 }
8942
8943 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8944 {
8945         struct cfs_rq *cfs_rq;
8946         struct sched_entity *se;
8947         int i;
8948
8949         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8950         if (!tg->cfs_rq)
8951                 goto err;
8952         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8953         if (!tg->se)
8954                 goto err;
8955
8956         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8957
8958         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8959
8960         for_each_possible_cpu(i) {
8961                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8962                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8963                 if (!cfs_rq)
8964                         goto err;
8965
8966                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8967                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8968                 if (!se)
8969                         goto err_free_rq;
8970
8971                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8972                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8973                 init_entity_runnable_average(se);
8974         }
8975
8976         return 1;
8977
8978 err_free_rq:
8979         kfree(cfs_rq);
8980 err:
8981         return 0;
8982 }
8983
8984 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8985 {
8986         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8987         unsigned long flags;
8988
8989         /*
8990         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8991         * check on_list without danger of it being re-added.
8992         */
8993         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8994                 return;
8995
8996         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8997         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8998         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8999 }
9000
9001 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9002                         struct sched_entity *se, int cpu,
9003                         struct sched_entity *parent)
9004 {
9005         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9006
9007         cfs_rq->tg = tg;
9008         cfs_rq->rq = rq;
9009         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9010
9011         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9012         tg->se[cpu] = se;
9013
9014         /* se could be NULL for root_task_group */
9015         if (!se)
9016                 return;
9017
9018         if (!parent) {
9019                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9020                 se->depth = 0;
9021         } else {
9022                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9023                 se->depth = parent->depth + 1;
9024         }
9025
9026         se->my_q = cfs_rq;
9027         /* guarantee group entities always have weight */
9028         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9029         se->parent = parent;
9030 }
9031
9032 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9033
9034 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9035 {
9036         int i;
9037         unsigned long flags;
9038
9039         /*
9040          * We can't change the weight of the root cgroup.
9041          */
9042         if (!tg->se[0])
9043                 return -EINVAL;
9044
9045         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9046
9047         mutex_lock(&shares_mutex);
9048         if (tg->shares == shares)
9049                 goto done;
9050
9051         tg->shares = shares;
9052         for_each_possible_cpu(i) {
9053                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9054                 struct sched_entity *se;
9055
9056                 se = tg->se[i];
9057                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9058                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9059
9060                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9061                 update_rq_clock(rq);
9062                 for_each_sched_entity(se)
9063                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9064                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9065         }
9066
9067 done:
9068         mutex_unlock(&shares_mutex);
9069         return 0;
9070 }
9071 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9072
9073 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9074
9075 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9076 {
9077         return 1;
9078 }
9079
9080 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9081
9082 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9083
9084
9085 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9086 {
9087         struct sched_entity *se = &task->se;
9088         unsigned int rr_interval = 0;
9089
9090         /*
9091          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9092          * idle runqueue:
9093          */
9094         if (rq->cfs.load.weight)
9095                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9096
9097         return rr_interval;
9098 }
9099
9100 /*
9101  * All the scheduling class methods:
9102  */
9103 const struct sched_class fair_sched_class = {
9104         .next                   = &idle_sched_class,
9105         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9106         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9107         .yield_task             = yield_task_fair,
9108         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9109
9110         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9111
9112         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9113         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9114
9115 #ifdef CONFIG_SMP
9116         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9117         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9118
9119         .rq_online              = rq_online_fair,
9120         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9121
9122         .task_waking            = task_waking_fair,
9123         .task_dead              = task_dead_fair,
9124         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9125 #endif
9126
9127         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9128         .task_tick              = task_tick_fair,
9129         .task_fork              = task_fork_fair,
9130
9131         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9132         .switched_from          = switched_from_fair,
9133         .switched_to            = switched_to_fair,
9134
9135         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9136
9137         .update_curr            = update_curr_fair,
9138
9139 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9140         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9141 #endif
9142 };
9143
9144 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9145 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9146 {
9147         struct cfs_rq *cfs_rq;
9148
9149         rcu_read_lock();
9150         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9151                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9152         rcu_read_unlock();
9153 }
9154
9155 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9156 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9157 {
9158         int node;
9159         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9160
9161         for_each_online_node(node) {
9162                 if (p->numa_faults) {
9163                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9164                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9165                 }
9166                 if (p->numa_group) {
9167                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9168                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9169                 }
9170                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9171         }
9172 }
9173 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9174 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9175
9176 __init void init_sched_fair_class(void)
9177 {
9178 #ifdef CONFIG_SMP
9179         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9180
9181 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9182         nohz.next_balance = jiffies;
9183         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9184         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9185 #endif
9186 #endif /* SMP */
9187
9188 }