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