7b55cc0572882f72f49ac4967eb843c95ae2e557
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37 #include "tune.h"
38
39 /*
40  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
41  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  */
51 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
53
54 /*
55  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
56  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
57  *
58  * Options are:
59  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
61  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
62  */
63 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
64         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
65
66 /*
67  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
68  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
69  */
70 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
72
73 /*
74  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
75  */
76 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
77
78 /*
79  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
80  * parent will (try to) run first.
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
83
84 /*
85  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
86  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
87  *
88  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
89  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
90  * have immediate wakeup/sleep latencies.
91  */
92 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
94
95 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
96
97 /*
98  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
99  * distribution.
100  * (default: 10msec)
101  */
102 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
103
104 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
105 /*
106  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
107  * each time a cfs_rq requests quota.
108  *
109  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
110  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
111  * we will always only issue the remaining available time.
112  *
113  * default: 5 msec, units: microseconds
114   */
115 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
116 #endif
117
118 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
119 {
120         lw->weight += inc;
121         lw->inv_weight = 0;
122 }
123
124 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
125 {
126         lw->weight -= dec;
127         lw->inv_weight = 0;
128 }
129
130 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
131 {
132         lw->weight = w;
133         lw->inv_weight = 0;
134 }
135
136 /*
137  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
138  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
139  * to users decreases. But the relationship is not linear,
140  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
141  * number of CPUs.
142  *
143  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
144  */
145 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
146 {
147         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
148         unsigned int factor;
149
150         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
151         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
152                 factor = 1;
153                 break;
154         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
155                 factor = cpus;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
158         default:
159                 factor = 1 + ilog2(cpus);
160                 break;
161         }
162
163         return factor;
164 }
165
166 static void update_sysctl(void)
167 {
168         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
169
170 #define SET_SYSCTL(name) \
171         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
172         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
173         SET_SYSCTL(sched_latency);
174         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
175 #undef SET_SYSCTL
176 }
177
178 void sched_init_granularity(void)
179 {
180         update_sysctl();
181 }
182
183 #define WMULT_CONST     (~0U)
184 #define WMULT_SHIFT     32
185
186 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
187 {
188         unsigned long w;
189
190         if (likely(lw->inv_weight))
191                 return;
192
193         w = scale_load_down(lw->weight);
194
195         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
196                 lw->inv_weight = 1;
197         else if (unlikely(!w))
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
199         else
200                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
201 }
202
203 /*
204  * delta_exec * weight / lw.weight
205  *   OR
206  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
207  *
208  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
209  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
210  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
211  *
212  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
213  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
214  */
215 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
216 {
217         u64 fact = scale_load_down(weight);
218         int shift = WMULT_SHIFT;
219
220         __update_inv_weight(lw);
221
222         if (unlikely(fact >> 32)) {
223                 while (fact >> 32) {
224                         fact >>= 1;
225                         shift--;
226                 }
227         }
228
229         /* hint to use a 32x32->64 mul */
230         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
231
232         while (fact >> 32) {
233                 fact >>= 1;
234                 shift--;
235         }
236
237         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
238 }
239
240
241 const struct sched_class fair_sched_class;
242
243 /**************************************************************
244  * CFS operations on generic schedulable entities:
245  */
246
247 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
248
249 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
250 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
251 {
252         return cfs_rq->rq;
253 }
254
255 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
256 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
261         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
262 #endif
263         return container_of(se, struct task_struct, se);
264 }
265
266 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
267 #define for_each_sched_entity(se) \
268                 for (; se; se = se->parent)
269
270 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
271 {
272         return p->se.cfs_rq;
273 }
274
275 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
276 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
277 {
278         return se->cfs_rq;
279 }
280
281 /* runqueue "owned" by this group */
282 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
283 {
284         return grp->my_q;
285 }
286
287 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
288 {
289         if (!cfs_rq->on_list) {
290                 /*
291                  * Ensure we either appear before our parent (if already
292                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
293                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
294                  * reduces this to two cases.
295                  */
296                 if (cfs_rq->tg->parent &&
297                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
298                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
299                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
300                 } else {
301                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
302                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
303                 }
304
305                 cfs_rq->on_list = 1;
306         }
307 }
308
309 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
310 {
311         if (cfs_rq->on_list) {
312                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
313                 cfs_rq->on_list = 0;
314         }
315 }
316
317 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
318 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
319         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
320
321 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
322 static inline struct cfs_rq *
323 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
324 {
325         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
326                 return se->cfs_rq;
327
328         return NULL;
329 }
330
331 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
332 {
333         return se->parent;
334 }
335
336 static void
337 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
338 {
339         int se_depth, pse_depth;
340
341         /*
342          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
343          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
344          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
345          * parent.
346          */
347
348         /* First walk up until both entities are at same depth */
349         se_depth = (*se)->depth;
350         pse_depth = (*pse)->depth;
351
352         while (se_depth > pse_depth) {
353                 se_depth--;
354                 *se = parent_entity(*se);
355         }
356
357         while (pse_depth > se_depth) {
358                 pse_depth--;
359                 *pse = parent_entity(*pse);
360         }
361
362         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
363                 *se = parent_entity(*se);
364                 *pse = parent_entity(*pse);
365         }
366 }
367
368 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
369
370 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
371 {
372         return container_of(se, struct task_struct, se);
373 }
374
375 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
376 {
377         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
378 }
379
380 #define entity_is_task(se)      1
381
382 #define for_each_sched_entity(se) \
383                 for (; se; se = NULL)
384
385 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
386 {
387         return &task_rq(p)->cfs;
388 }
389
390 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
391 {
392         struct task_struct *p = task_of(se);
393         struct rq *rq = task_rq(p);
394
395         return &rq->cfs;
396 }
397
398 /* runqueue "owned" by this group */
399 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
400 {
401         return NULL;
402 }
403
404 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
405 {
406 }
407
408 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
413                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
414
415 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
416 {
417         return NULL;
418 }
419
420 static inline void
421 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
422 {
423 }
424
425 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
426
427 static __always_inline
428 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
429
430 /**************************************************************
431  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
432  */
433
434 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
435 {
436         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
437         if (delta > 0)
438                 max_vruntime = vruntime;
439
440         return max_vruntime;
441 }
442
443 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
444 {
445         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
446         if (delta < 0)
447                 min_vruntime = vruntime;
448
449         return min_vruntime;
450 }
451
452 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
453                                 struct sched_entity *b)
454 {
455         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
456 }
457
458 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
459 {
460         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
461
462         if (cfs_rq->curr)
463                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
464
465         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
466                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
467                                                    struct sched_entity,
468                                                    run_node);
469
470                 if (!cfs_rq->curr)
471                         vruntime = se->vruntime;
472                 else
473                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
474         }
475
476         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
477         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
478 #ifndef CONFIG_64BIT
479         smp_wmb();
480         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
481 #endif
482 }
483
484 /*
485  * Enqueue an entity into the rb-tree:
486  */
487 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
488 {
489         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
490         struct rb_node *parent = NULL;
491         struct sched_entity *entry;
492         int leftmost = 1;
493
494         /*
495          * Find the right place in the rbtree:
496          */
497         while (*link) {
498                 parent = *link;
499                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
500                 /*
501                  * We dont care about collisions. Nodes with
502                  * the same key stay together.
503                  */
504                 if (entity_before(se, entry)) {
505                         link = &parent->rb_left;
506                 } else {
507                         link = &parent->rb_right;
508                         leftmost = 0;
509                 }
510         }
511
512         /*
513          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
514          * used):
515          */
516         if (leftmost)
517                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
518
519         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
520         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
521 }
522
523 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
524 {
525         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
526                 struct rb_node *next_node;
527
528                 next_node = rb_next(&se->run_node);
529                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
530         }
531
532         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
533 }
534
535 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
536 {
537         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
538
539         if (!left)
540                 return NULL;
541
542         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
543 }
544
545 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
546 {
547         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
548
549         if (!next)
550                 return NULL;
551
552         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
553 }
554
555 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
556 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
557 {
558         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
559
560         if (!last)
561                 return NULL;
562
563         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
564 }
565
566 /**************************************************************
567  * Scheduling class statistics methods:
568  */
569
570 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
571                 void __user *buffer, size_t *lenp,
572                 loff_t *ppos)
573 {
574         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
575         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
576
577         if (ret || !write)
578                 return ret;
579
580         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
581                                         sysctl_sched_min_granularity);
582
583 #define WRT_SYSCTL(name) \
584         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
585         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
586         WRT_SYSCTL(sched_latency);
587         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
588 #undef WRT_SYSCTL
589
590         return 0;
591 }
592 #endif
593
594 /*
595  * delta /= w
596  */
597 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
598 {
599         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
600                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
601
602         return delta;
603 }
604
605 /*
606  * The idea is to set a period in which each task runs once.
607  *
608  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
609  * this period because otherwise the slices get too small.
610  *
611  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
612  */
613 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
614 {
615         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
616                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
617         else
618                 return sysctl_sched_latency;
619 }
620
621 /*
622  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
623  * proportional to the weight.
624  *
625  * s = p*P[w/rw]
626  */
627 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
628 {
629         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
630
631         for_each_sched_entity(se) {
632                 struct load_weight *load;
633                 struct load_weight lw;
634
635                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
636                 load = &cfs_rq->load;
637
638                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
639                         lw = cfs_rq->load;
640
641                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
642                         load = &lw;
643                 }
644                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
645         }
646         return slice;
647 }
648
649 /*
650  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
651  *
652  * vs = s/w
653  */
654 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
655 {
656         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
657 }
658
659 #ifdef CONFIG_SMP
660 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
661 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
662
663 /*
664  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
665  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
666  * dependent on this value.
667  */
668 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
669 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
670 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
671
672 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
673 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
674 {
675         struct sched_avg *sa = &se->avg;
676
677         sa->last_update_time = 0;
678         /*
679          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
680          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
681          * will definitely be update (after enqueue).
682          */
683         sa->period_contrib = 1023;
684         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
685         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
686         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
687         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
688         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
689 }
690
691 #else
692 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
693 {
694 }
695 #endif
696
697 /*
698  * Update the current task's runtime statistics.
699  */
700 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
701 {
702         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
703         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
704         u64 delta_exec;
705
706         if (unlikely(!curr))
707                 return;
708
709         delta_exec = now - curr->exec_start;
710         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
711                 return;
712
713         curr->exec_start = now;
714
715         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
716                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
717
718         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
719         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
720
721         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
722         update_min_vruntime(cfs_rq);
723
724         if (entity_is_task(curr)) {
725                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
726
727                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
728                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
729                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
730         }
731
732         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
733 }
734
735 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
736 {
737         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
738 }
739
740 static inline void
741 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
742 {
743         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
744 }
745
746 /*
747  * Task is being enqueued - update stats:
748  */
749 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
750 {
751         /*
752          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
753          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
754          */
755         if (se != cfs_rq->curr)
756                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
757 }
758
759 static void
760 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
761 {
762         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
763                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
764         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
765         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
766                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
767 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
768         if (entity_is_task(se)) {
769                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
770                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
771         }
772 #endif
773         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
774 }
775
776 static inline void
777 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
778 {
779         /*
780          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
781          * waiting task:
782          */
783         if (se != cfs_rq->curr)
784                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
785 }
786
787 /*
788  * We are picking a new current task - update its stats:
789  */
790 static inline void
791 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
792 {
793         /*
794          * We are starting a new run period:
795          */
796         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
797 }
798
799 /**************************************************
800  * Scheduling class queueing methods:
801  */
802
803 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
804 /*
805  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
806  * calculated based on the tasks virtual memory size and
807  * numa_balancing_scan_size.
808  */
809 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
810 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
811
812 /* Portion of address space to scan in MB */
813 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
814
815 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
816 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
817
818 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
819 {
820         unsigned long rss = 0;
821         unsigned long nr_scan_pages;
822
823         /*
824          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
825          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
826          * on resident pages
827          */
828         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
829         rss = get_mm_rss(p->mm);
830         if (!rss)
831                 rss = nr_scan_pages;
832
833         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
834         return rss / nr_scan_pages;
835 }
836
837 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
838 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
839
840 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
841 {
842         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
843         unsigned int scan, floor;
844         unsigned int windows = 1;
845
846         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
847                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
848         floor = 1000 / windows;
849
850         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
851         return max_t(unsigned int, floor, scan);
852 }
853
854 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
855 {
856         unsigned int smin = task_scan_min(p);
857         unsigned int smax;
858
859         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
860         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
861         return max(smin, smax);
862 }
863
864 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
865 {
866         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
867         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
868 }
869
870 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
871 {
872         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
873         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
874 }
875
876 struct numa_group {
877         atomic_t refcount;
878
879         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
880         int nr_tasks;
881         pid_t gid;
882
883         struct rcu_head rcu;
884         nodemask_t active_nodes;
885         unsigned long total_faults;
886         /*
887          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
888          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
889          * more by CPU use than by memory faults.
890          */
891         unsigned long *faults_cpu;
892         unsigned long faults[0];
893 };
894
895 /* Shared or private faults. */
896 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
897
898 /* Memory and CPU locality */
899 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
900
901 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
902 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
903
904 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
905 {
906         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
907 }
908
909 /*
910  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
911  * occupy the first half of the array. The second half of the
912  * array is for current counters, which are averaged into the
913  * first set by task_numa_placement.
914  */
915 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
916 {
917         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
918 }
919
920 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
921 {
922         if (!p->numa_faults)
923                 return 0;
924
925         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
926                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
927 }
928
929 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
930 {
931         if (!p->numa_group)
932                 return 0;
933
934         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
935                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
936 }
937
938 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
939 {
940         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
941                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
942 }
943
944 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
945 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
946                                         int maxdist, bool task)
947 {
948         unsigned long score = 0;
949         int node;
950
951         /*
952          * All nodes are directly connected, and the same distance
953          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
954          */
955         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
956                 return 0;
957
958         /*
959          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
960          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
961          */
962         for_each_online_node(node) {
963                 unsigned long faults;
964                 int dist = node_distance(nid, node);
965
966                 /*
967                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
968                  * for placement; nid was already counted.
969                  */
970                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
971                         continue;
972
973                 /*
974                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
975                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
976                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
977                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
978                  * of each group. Skip other nodes.
979                  */
980                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
981                                         dist > maxdist)
982                         continue;
983
984                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
985                 if (task)
986                         faults = task_faults(p, node);
987                 else
988                         faults = group_faults(p, node);
989
990                 /*
991                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
992                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
993                  * directly connected bounce traffic through intermediate
994                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
995                  * The further away a node is, the less the faults count.
996                  * This seems to result in good task placement.
997                  */
998                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
999                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1000                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1001                 }
1002
1003                 score += faults;
1004         }
1005
1006         return score;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1011  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1012  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1013  * evenly spread out between numa nodes.
1014  */
1015 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1016                                         int dist)
1017 {
1018         unsigned long faults, total_faults;
1019
1020         if (!p->numa_faults)
1021                 return 0;
1022
1023         total_faults = p->total_numa_faults;
1024
1025         if (!total_faults)
1026                 return 0;
1027
1028         faults = task_faults(p, nid);
1029         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1030
1031         return 1000 * faults / total_faults;
1032 }
1033
1034 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1035                                          int dist)
1036 {
1037         unsigned long faults, total_faults;
1038
1039         if (!p->numa_group)
1040                 return 0;
1041
1042         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1043
1044         if (!total_faults)
1045                 return 0;
1046
1047         faults = group_faults(p, nid);
1048         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1049
1050         return 1000 * faults / total_faults;
1051 }
1052
1053 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1054                                 int src_nid, int dst_cpu)
1055 {
1056         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1057         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1058         int last_cpupid, this_cpupid;
1059
1060         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1061
1062         /*
1063          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1064          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1065          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1066          *
1067          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1068          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1069          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1070          *
1071          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1072          * same result twice in a row, given these samples are fully
1073          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1074          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1075          *
1076          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1077          * act on an unlikely task<->page relation.
1078          */
1079         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1080         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1081                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1082                 return false;
1083
1084         /* Always allow migrate on private faults */
1085         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1086                 return true;
1087
1088         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1089         if (!ng)
1090                 return true;
1091
1092         /*
1093          * Do not migrate if the destination is not a node that
1094          * is actively used by this numa group.
1095          */
1096         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1097                 return false;
1098
1099         /*
1100          * Source is a node that is not actively used by this
1101          * numa group, while the destination is. Migrate.
1102          */
1103         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1104                 return true;
1105
1106         /*
1107          * Both source and destination are nodes in active
1108          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1109          * by migrating from more heavily used groups, to less
1110          * heavily used ones, spreading the load around.
1111          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1112          */
1113         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1114 }
1115
1116 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1117 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1118 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1119 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1120 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1121
1122 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1123 struct numa_stats {
1124         unsigned long nr_running;
1125         unsigned long load;
1126
1127         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1128         unsigned long compute_capacity;
1129
1130         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1131         unsigned long task_capacity;
1132         int has_free_capacity;
1133 };
1134
1135 /*
1136  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1137  */
1138 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1139 {
1140         int smt, cpu, cpus = 0;
1141         unsigned long capacity;
1142
1143         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1144         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1145                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1146
1147                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1148                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1149                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1150
1151                 cpus++;
1152         }
1153
1154         /*
1155          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1156          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1157          * not find this node attractive.
1158          *
1159          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1160          * imbalance and bail there.
1161          */
1162         if (!cpus)
1163                 return;
1164
1165         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1166         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1167         capacity = cpus / smt; /* cores */
1168
1169         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1170                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1171         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1172 }
1173
1174 struct task_numa_env {
1175         struct task_struct *p;
1176
1177         int src_cpu, src_nid;
1178         int dst_cpu, dst_nid;
1179
1180         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1181
1182         int imbalance_pct;
1183         int dist;
1184
1185         struct task_struct *best_task;
1186         long best_imp;
1187         int best_cpu;
1188 };
1189
1190 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1191                              struct task_struct *p, long imp)
1192 {
1193         if (env->best_task)
1194                 put_task_struct(env->best_task);
1195         if (p)
1196                 get_task_struct(p);
1197
1198         env->best_task = p;
1199         env->best_imp = imp;
1200         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1201 }
1202
1203 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1204                                 struct task_numa_env *env)
1205 {
1206         long imb, old_imb;
1207         long orig_src_load, orig_dst_load;
1208         long src_capacity, dst_capacity;
1209
1210         /*
1211          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1212          *
1213          * src_load        dst_load
1214          * ------------ vs ---------
1215          * src_capacity    dst_capacity
1216          */
1217         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1218         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1219
1220         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1221         if (dst_load < src_load)
1222                 swap(dst_load, src_load);
1223
1224         /* Is the difference below the threshold? */
1225         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1226               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1227         if (imb <= 0)
1228                 return false;
1229
1230         /*
1231          * The imbalance is above the allowed threshold.
1232          * Compare it with the old imbalance.
1233          */
1234         orig_src_load = env->src_stats.load;
1235         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1236
1237         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1238                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1239
1240         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1241                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1242
1243         /* Would this change make things worse? */
1244         return (imb > old_imb);
1245 }
1246
1247 /*
1248  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1249  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1250  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1251  * be exchanged with the source task
1252  */
1253 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1254                               long taskimp, long groupimp)
1255 {
1256         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1257         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1258         struct task_struct *cur;
1259         long src_load, dst_load;
1260         long load;
1261         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1262         long moveimp = imp;
1263         int dist = env->dist;
1264
1265         rcu_read_lock();
1266
1267         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1268         cur = dst_rq->curr;
1269         /*
1270          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1271          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1272          * is safe under RCU read lock.
1273          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1274          * put_task_struct() after the last schedule().
1275          */
1276         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1277                 cur = NULL;
1278         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1279
1280         /*
1281          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1282          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1283          */
1284         if (cur == env->p)
1285                 goto unlock;
1286
1287         /*
1288          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1289          * source and destination node. Calculate the total differential for
1290          * the source task and potential destination task. The more negative
1291          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1292          * be incurred if the tasks were swapped.
1293          */
1294         if (cur) {
1295                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1296                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1297                         goto unlock;
1298
1299                 /*
1300                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1301                  * in any group then look only at task weights.
1302                  */
1303                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1304                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1305                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1306                         /*
1307                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1308                          * tasks within a group over tiny differences.
1309                          */
1310                         if (cur->numa_group)
1311                                 imp -= imp/16;
1312                 } else {
1313                         /*
1314                          * Compare the group weights. If a task is all by
1315                          * itself (not part of a group), use the task weight
1316                          * instead.
1317                          */
1318                         if (cur->numa_group)
1319                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1320                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1321                         else
1322                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1323                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1324                 }
1325         }
1326
1327         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1328                 goto unlock;
1329
1330         if (!cur) {
1331                 /* Is there capacity at our destination? */
1332                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1333                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1334                         goto unlock;
1335
1336                 goto balance;
1337         }
1338
1339         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1340         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1341                         dst_rq->nr_running == 1)
1342                 goto assign;
1343
1344         /*
1345          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1346          */
1347 balance:
1348         load = task_h_load(env->p);
1349         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1350         src_load = env->src_stats.load - load;
1351
1352         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1353                 /*
1354                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1355                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1356                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1357                  * so an actually idle CPU will win.
1358                  */
1359                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1360                         imp = moveimp - 1;
1361                         cur = NULL;
1362                         goto assign;
1363                 }
1364         }
1365
1366         if (imp <= env->best_imp)
1367                 goto unlock;
1368
1369         if (cur) {
1370                 load = task_h_load(cur);
1371                 dst_load -= load;
1372                 src_load += load;
1373         }
1374
1375         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1376                 goto unlock;
1377
1378         /*
1379          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1380          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1381          */
1382         if (!cur)
1383                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1384
1385 assign:
1386         task_numa_assign(env, cur, imp);
1387 unlock:
1388         rcu_read_unlock();
1389 }
1390
1391 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1392                                 long taskimp, long groupimp)
1393 {
1394         int cpu;
1395
1396         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1397                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1398                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1399                         continue;
1400
1401                 env->dst_cpu = cpu;
1402                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1403         }
1404 }
1405
1406 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1407 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1408 {
1409         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1410         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1411
1412         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1413                 return false;
1414
1415         /*
1416          * Only consider a task move if the source has a higher load
1417          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1418          *
1419          *      src->load                dst->load
1420          * --------------------- vs ---------------------
1421          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1422          */
1423         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1424
1425             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1426                 return true;
1427
1428         return false;
1429 }
1430
1431 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1432 {
1433         struct task_numa_env env = {
1434                 .p = p,
1435
1436                 .src_cpu = task_cpu(p),
1437                 .src_nid = task_node(p),
1438
1439                 .imbalance_pct = 112,
1440
1441                 .best_task = NULL,
1442                 .best_imp = 0,
1443                 .best_cpu = -1
1444         };
1445         struct sched_domain *sd;
1446         unsigned long taskweight, groupweight;
1447         int nid, ret, dist;
1448         long taskimp, groupimp;
1449
1450         /*
1451          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1452          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1453          *
1454          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1455          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1456          * to satisfy here.
1457          */
1458         rcu_read_lock();
1459         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1460         if (sd)
1461                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1462         rcu_read_unlock();
1463
1464         /*
1465          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1466          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1467          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1468          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1469          */
1470         if (unlikely(!sd)) {
1471                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1472                 return -EINVAL;
1473         }
1474
1475         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1476         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1477         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1478         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1479         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1480         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1481         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1482         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1483
1484         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1485         if (numa_has_capacity(&env))
1486                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1487
1488         /*
1489          * Look at other nodes in these cases:
1490          * - there is no space available on the preferred_nid
1491          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1492          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1493          *   we need to check other locations.
1494          */
1495         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1496                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1497                 for_each_online_node(nid) {
1498                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1499                                 continue;
1500
1501                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1502                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1503                                                 dist != env.dist) {
1504                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1505                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1506                         }
1507
1508                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1509                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1510                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1511                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1512                                 continue;
1513
1514                         env.dist = dist;
1515                         env.dst_nid = nid;
1516                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1517                         if (numa_has_capacity(&env))
1518                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1519                 }
1520         }
1521
1522         /*
1523          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1524          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1525          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1526          * settle down.
1527          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1528          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1529          */
1530         if (p->numa_group) {
1531                 if (env.best_cpu == -1)
1532                         nid = env.src_nid;
1533                 else
1534                         nid = env.dst_nid;
1535
1536                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1537                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1538         }
1539
1540         /* No better CPU than the current one was found. */
1541         if (env.best_cpu == -1)
1542                 return -EAGAIN;
1543
1544         /*
1545          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1546          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1547          */
1548         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1549
1550         if (env.best_task == NULL) {
1551                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1552                 if (ret != 0)
1553                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1554                 return ret;
1555         }
1556
1557         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1558         if (ret != 0)
1559                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1560         put_task_struct(env.best_task);
1561         return ret;
1562 }
1563
1564 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1565 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1566 {
1567         unsigned long interval = HZ;
1568
1569         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1570         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1571                 return;
1572
1573         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1574         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1575         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1576
1577         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1578         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1579                 return;
1580
1581         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1582         task_numa_migrate(p);
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1587  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1588  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1589  * located.
1590  *
1591  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1592  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1593  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1594  * only removed when they drop below 3/16.
1595  */
1596 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1597 {
1598         unsigned long faults, max_faults = 0;
1599         int nid;
1600
1601         for_each_online_node(nid) {
1602                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1603                 if (faults > max_faults)
1604                         max_faults = faults;
1605         }
1606
1607         for_each_online_node(nid) {
1608                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1609                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1610                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1611                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1612                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1613                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1614         }
1615 }
1616
1617 /*
1618  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1619  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1620  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1621  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1622  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1623  */
1624 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1625 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1626
1627 /*
1628  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1629  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1630  * the page accesses are shared with other processes.
1631  * Otherwise, decrease the scan period.
1632  */
1633 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1634                         unsigned long shared, unsigned long private)
1635 {
1636         unsigned int period_slot;
1637         int ratio;
1638         int diff;
1639
1640         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1641         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1642
1643         /*
1644          * If there were no record hinting faults then either the task is
1645          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1646          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1647          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1648          * node is overloaded. In either case, scan slower
1649          */
1650         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1651                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1652                         p->numa_scan_period << 1);
1653
1654                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1655                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1656
1657                 return;
1658         }
1659
1660         /*
1661          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1662          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1663          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1664          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1665          */
1666         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1667         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1668         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1669                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1670                 if (!slot)
1671                         slot = 1;
1672                 diff = slot * period_slot;
1673         } else {
1674                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1675
1676                 /*
1677                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1678                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1679                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1680                  * speaking the intent is that there is little point
1681                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1682                  * simply bounce migrations uselessly
1683                  */
1684                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1685                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1686         }
1687
1688         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1689                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1690         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1691 }
1692
1693 /*
1694  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1695  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1696  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1697  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1698  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1699  */
1700 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1701 {
1702         u64 runtime, delta, now;
1703         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1704         now = p->se.exec_start;
1705         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1706
1707         if (p->last_task_numa_placement) {
1708                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1709                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1710         } else {
1711                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1712                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1713         }
1714
1715         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1716         p->last_task_numa_placement = now;
1717
1718         return delta;
1719 }
1720
1721 /*
1722  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1723  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1724  * otherwise workloads might not converge.
1725  */
1726 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1727 {
1728         nodemask_t nodes;
1729         int dist;
1730
1731         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1732         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1733                 return nid;
1734
1735         /*
1736          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1737          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1738          * both the node itself, and on nearby nodes.
1739          */
1740         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1741                 unsigned long score, max_score = 0;
1742                 int node, max_node = nid;
1743
1744                 dist = sched_max_numa_distance;
1745
1746                 for_each_online_node(node) {
1747                         score = group_weight(p, node, dist);
1748                         if (score > max_score) {
1749                                 max_score = score;
1750                                 max_node = node;
1751                         }
1752                 }
1753                 return max_node;
1754         }
1755
1756         /*
1757          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1758          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1759          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1760          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1761          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1762          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1763          * keep the complexity of the search down.
1764          */
1765         nodes = node_online_map;
1766         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1767                 unsigned long max_faults = 0;
1768                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1769                 int a, b;
1770
1771                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1772                 if (!find_numa_distance(dist))
1773                         continue;
1774
1775                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1776                         unsigned long faults = 0;
1777                         nodemask_t this_group;
1778                         nodes_clear(this_group);
1779
1780                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1781                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1782                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1783                                         faults += group_faults(p, b);
1784                                         node_set(b, this_group);
1785                                         node_clear(b, nodes);
1786                                 }
1787                         }
1788
1789                         /* Remember the top group. */
1790                         if (faults > max_faults) {
1791                                 max_faults = faults;
1792                                 max_group = this_group;
1793                                 /*
1794                                  * subtle: at the smallest distance there is
1795                                  * just one node left in each "group", the
1796                                  * winner is the preferred nid.
1797                                  */
1798                                 nid = a;
1799                         }
1800                 }
1801                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1802                 if (!max_faults)
1803                         break;
1804                 nodes = max_group;
1805         }
1806         return nid;
1807 }
1808
1809 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1810 {
1811         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1812         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1813         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1814         unsigned long total_faults;
1815         u64 runtime, period;
1816         spinlock_t *group_lock = NULL;
1817
1818         /*
1819          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1820          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1821          * that the field is read in a single access:
1822          */
1823         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1824         if (p->numa_scan_seq == seq)
1825                 return;
1826         p->numa_scan_seq = seq;
1827         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1828
1829         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1830                        p->numa_faults_locality[1];
1831         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1832
1833         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1834         if (p->numa_group) {
1835                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1836                 spin_lock_irq(group_lock);
1837         }
1838
1839         /* Find the node with the highest number of faults */
1840         for_each_online_node(nid) {
1841                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1842                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1843                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1844                 int priv;
1845
1846                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1847                         long diff, f_diff, f_weight;
1848
1849                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1850                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1851                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1852                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1853
1854                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1855                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1856                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1857                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1858
1859                         /*
1860                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1861                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1862                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1863                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1864                          * faults are less important.
1865                          */
1866                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1867                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1868                                    (total_faults + 1);
1869                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1870                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1871
1872                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1873                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1874                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1875                         p->total_numa_faults += diff;
1876                         if (p->numa_group) {
1877                                 /*
1878                                  * safe because we can only change our own group
1879                                  *
1880                                  * mem_idx represents the offset for a given
1881                                  * nid and priv in a specific region because it
1882                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1883                                  */
1884                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1885                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1886                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1887                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1888                         }
1889                 }
1890
1891                 if (faults > max_faults) {
1892                         max_faults = faults;
1893                         max_nid = nid;
1894                 }
1895
1896                 if (group_faults > max_group_faults) {
1897                         max_group_faults = group_faults;
1898                         max_group_nid = nid;
1899                 }
1900         }
1901
1902         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1903
1904         if (p->numa_group) {
1905                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1906                 spin_unlock_irq(group_lock);
1907                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1908         }
1909
1910         if (max_faults) {
1911                 /* Set the new preferred node */
1912                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1913                         sched_setnuma(p, max_nid);
1914
1915                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1916                         numa_migrate_preferred(p);
1917         }
1918 }
1919
1920 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1921 {
1922         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1923 }
1924
1925 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1926 {
1927         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1928                 kfree_rcu(grp, rcu);
1929 }
1930
1931 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1932                         int *priv)
1933 {
1934         struct numa_group *grp, *my_grp;
1935         struct task_struct *tsk;
1936         bool join = false;
1937         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1938         int i;
1939
1940         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1941                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1942                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1943
1944                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1945                 if (!grp)
1946                         return;
1947
1948                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1949                 spin_lock_init(&grp->lock);
1950                 grp->gid = p->pid;
1951                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1952                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1953                                                 nr_node_ids;
1954
1955                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1956
1957                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1958                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1959
1960                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1961
1962                 grp->nr_tasks++;
1963                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1964         }
1965
1966         rcu_read_lock();
1967         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1968
1969         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1970                 goto no_join;
1971
1972         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1973         if (!grp)
1974                 goto no_join;
1975
1976         my_grp = p->numa_group;
1977         if (grp == my_grp)
1978                 goto no_join;
1979
1980         /*
1981          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1982          * the other task will join us.
1983          */
1984         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1985                 goto no_join;
1986
1987         /*
1988          * Tie-break on the grp address.
1989          */
1990         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1991                 goto no_join;
1992
1993         /* Always join threads in the same process. */
1994         if (tsk->mm == current->mm)
1995                 join = true;
1996
1997         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1998         if (flags & TNF_SHARED)
1999                 join = true;
2000
2001         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2002         *priv = !join;
2003
2004         if (join && !get_numa_group(grp))
2005                 goto no_join;
2006
2007         rcu_read_unlock();
2008
2009         if (!join)
2010                 return;
2011
2012         BUG_ON(irqs_disabled());
2013         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2014
2015         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2016                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2017                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2018         }
2019         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2020         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2021
2022         my_grp->nr_tasks--;
2023         grp->nr_tasks++;
2024
2025         spin_unlock(&my_grp->lock);
2026         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2027
2028         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2029
2030         put_numa_group(my_grp);
2031         return;
2032
2033 no_join:
2034         rcu_read_unlock();
2035         return;
2036 }
2037
2038 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2039 {
2040         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2041         void *numa_faults = p->numa_faults;
2042         unsigned long flags;
2043         int i;
2044
2045         if (grp) {
2046                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2047                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2048                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2049                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2050
2051                 grp->nr_tasks--;
2052                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2053                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2054                 put_numa_group(grp);
2055         }
2056
2057         p->numa_faults = NULL;
2058         kfree(numa_faults);
2059 }
2060
2061 /*
2062  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2063  */
2064 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2065 {
2066         struct task_struct *p = current;
2067         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2068         int cpu_node = task_node(current);
2069         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2070         int priv;
2071
2072         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2073                 return;
2074
2075         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2076         if (!p->mm)
2077                 return;
2078
2079         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2080         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2081                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2082                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2083
2084                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2085                 if (!p->numa_faults)
2086                         return;
2087
2088                 p->total_numa_faults = 0;
2089                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2090         }
2091
2092         /*
2093          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2094          * to be private if the accessing pid has not changed
2095          */
2096         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2097                 priv = 1;
2098         } else {
2099                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2100                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2101                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2102         }
2103
2104         /*
2105          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2106          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2107          * actively using should be counted as local. This allows the
2108          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2109          */
2110         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2111                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2112                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2113                 local = 1;
2114
2115         task_numa_placement(p);
2116
2117         /*
2118          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2119          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2120          */
2121         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2122                 numa_migrate_preferred(p);
2123
2124         if (migrated)
2125                 p->numa_pages_migrated += pages;
2126         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2127                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2128
2129         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2130         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2131         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2132 }
2133
2134 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2135 {
2136         /*
2137          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2138          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2139          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2140          * much of an issue though, since this is just used for
2141          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2142          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2143          */
2144         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2145         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2146 }
2147
2148 /*
2149  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2150  * Triggered from task_tick_numa().
2151  */
2152 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2153 {
2154         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2155         struct task_struct *p = current;
2156         struct mm_struct *mm = p->mm;
2157         struct vm_area_struct *vma;
2158         unsigned long start, end;
2159         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2160         long pages, virtpages;
2161
2162         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2163
2164         work->next = work; /* protect against double add */
2165         /*
2166          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2167          *
2168          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2169          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2170          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2171          * work.
2172          */
2173         if (p->flags & PF_EXITING)
2174                 return;
2175
2176         if (!mm->numa_next_scan) {
2177                 mm->numa_next_scan = now +
2178                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2179         }
2180
2181         /*
2182          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2183          */
2184         migrate = mm->numa_next_scan;
2185         if (time_before(now, migrate))
2186                 return;
2187
2188         if (p->numa_scan_period == 0) {
2189                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2190                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2191         }
2192
2193         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2194         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2195                 return;
2196
2197         /*
2198          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2199          * the next time around.
2200          */
2201         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2202
2203         start = mm->numa_scan_offset;
2204         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2205         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2206         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2207         if (!pages)
2208                 return;
2209
2210
2211         down_read(&mm->mmap_sem);
2212         vma = find_vma(mm, start);
2213         if (!vma) {
2214                 reset_ptenuma_scan(p);
2215                 start = 0;
2216                 vma = mm->mmap;
2217         }
2218         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2219                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2220                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2221                         continue;
2222                 }
2223
2224                 /*
2225                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2226                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2227                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2228                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2229                  */
2230                 if (!vma->vm_mm ||
2231                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2232                         continue;
2233
2234                 /*
2235                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2236                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2237                  */
2238                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2239                         continue;
2240
2241                 do {
2242                         start = max(start, vma->vm_start);
2243                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2244                         end = min(end, vma->vm_end);
2245                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2246
2247                         /*
2248                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2249                          * hpages that have at least one present PTE that
2250                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2251                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2252                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2253                          * areas faster.
2254                          */
2255                         if (nr_pte_updates)
2256                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2257                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2258
2259                         start = end;
2260                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2261                                 goto out;
2262
2263                         cond_resched();
2264                 } while (end != vma->vm_end);
2265         }
2266
2267 out:
2268         /*
2269          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2270          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2271          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2272          * scanner to the start so check it now.
2273          */
2274         if (vma)
2275                 mm->numa_scan_offset = start;
2276         else
2277                 reset_ptenuma_scan(p);
2278         up_read(&mm->mmap_sem);
2279 }
2280
2281 /*
2282  * Drive the periodic memory faults..
2283  */
2284 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2285 {
2286         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2287         u64 period, now;
2288
2289         /*
2290          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2291          */
2292         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2293                 return;
2294
2295         /*
2296          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2297          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2298          * task needs to have done some actual work before we bother with
2299          * NUMA placement.
2300          */
2301         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2302         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2303
2304         if (now > curr->node_stamp + period) {
2305                 if (!curr->node_stamp)
2306                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2307                 curr->node_stamp += period;
2308
2309                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2310                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2311                         task_work_add(curr, work, true);
2312                 }
2313         }
2314 }
2315 #else
2316 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2317 {
2318 }
2319
2320 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2321 {
2322 }
2323
2324 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2325 {
2326 }
2327 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2328
2329 static void
2330 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2331 {
2332         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2333         if (!parent_entity(se))
2334                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2335 #ifdef CONFIG_SMP
2336         if (entity_is_task(se)) {
2337                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2338
2339                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2340                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2341         }
2342 #endif
2343         cfs_rq->nr_running++;
2344 }
2345
2346 static void
2347 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2348 {
2349         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2350         if (!parent_entity(se))
2351                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2352         if (entity_is_task(se)) {
2353                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2354                 list_del_init(&se->group_node);
2355         }
2356         cfs_rq->nr_running--;
2357 }
2358
2359 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2360 # ifdef CONFIG_SMP
2361 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2362 {
2363         long tg_weight;
2364
2365         /*
2366          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2367          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2368          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2369          */
2370         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2371         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2372         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2373
2374         return tg_weight;
2375 }
2376
2377 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2378 {
2379         long tg_weight, load, shares;
2380
2381         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2382         load = cfs_rq->load.weight;
2383
2384         shares = (tg->shares * load);
2385         if (tg_weight)
2386                 shares /= tg_weight;
2387
2388         if (shares < MIN_SHARES)
2389                 shares = MIN_SHARES;
2390         if (shares > tg->shares)
2391                 shares = tg->shares;
2392
2393         return shares;
2394 }
2395 # else /* CONFIG_SMP */
2396 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2397 {
2398         return tg->shares;
2399 }
2400 # endif /* CONFIG_SMP */
2401 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2402                             unsigned long weight)
2403 {
2404         if (se->on_rq) {
2405                 /* commit outstanding execution time */
2406                 if (cfs_rq->curr == se)
2407                         update_curr(cfs_rq);
2408                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2409         }
2410
2411         update_load_set(&se->load, weight);
2412
2413         if (se->on_rq)
2414                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2415 }
2416
2417 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2418
2419 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2420 {
2421         struct task_group *tg;
2422         struct sched_entity *se;
2423         long shares;
2424
2425         tg = cfs_rq->tg;
2426         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2427         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2428                 return;
2429 #ifndef CONFIG_SMP
2430         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2431                 return;
2432 #endif
2433         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2434
2435         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2436 }
2437 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2438 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2439 {
2440 }
2441 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2442
2443 #ifdef CONFIG_SMP
2444 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2445 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2446         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2447         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2448         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2449         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2450         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2451         0x85aac367, 0x82cd8698,
2452 };
2453
2454 /*
2455  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2456  * over-estimates when re-combining.
2457  */
2458 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2459             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2460          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2461         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2462 };
2463
2464 /*
2465  * Approximate:
2466  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2467  */
2468 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2469 {
2470         unsigned int local_n;
2471
2472         if (!n)
2473                 return val;
2474         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2475                 return 0;
2476
2477         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2478         local_n = n;
2479
2480         /*
2481          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2482          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2483          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2484          *
2485          * To achieve constant time decay_load.
2486          */
2487         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2488                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2489                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2490         }
2491
2492         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2493         return val;
2494 }
2495
2496 /*
2497  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2498  * average will be: \Sum 1024*y^n
2499  *
2500  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2501  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2502  */
2503 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2504 {
2505         u32 contrib = 0;
2506
2507         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2508                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2509         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2510                 return LOAD_AVG_MAX;
2511
2512         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2513         do {
2514                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2515                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2516
2517                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2518         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2519
2520         contrib = decay_load(contrib, n);
2521         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2522 }
2523
2524 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2525 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2526 #endif
2527
2528 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2529
2530 /*
2531  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2532  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2533  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2534  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2535  *
2536  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2537  *      p0            p1           p2
2538  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2539  *
2540  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2541  *
2542  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2543  * following representation of historical load:
2544  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2545  *
2546  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2547  *   y^32 = 0.5
2548  *
2549  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2550  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2551  * (u_0).
2552  *
2553  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2554  * sum again by y is sufficient to update:
2555  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2556  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2557  */
2558 static __always_inline int
2559 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2560                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2561 {
2562         u64 delta, scaled_delta, periods;
2563         u32 contrib;
2564         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2565         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2566
2567         delta = now - sa->last_update_time;
2568         /*
2569          * This should only happen when time goes backwards, which it
2570          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2571          */
2572         if ((s64)delta < 0) {
2573                 sa->last_update_time = now;
2574                 return 0;
2575         }
2576
2577         /*
2578          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2579          * approximation of 1us and fast to compute.
2580          */
2581         delta >>= 10;
2582         if (!delta)
2583                 return 0;
2584         sa->last_update_time = now;
2585
2586         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2587         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2588         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_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         if (entity_is_task(se))
2751                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg);
2752 }
2753
2754 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2755 {
2756         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2757                 goto skip_aging;
2758
2759         /*
2760          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2761          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2762          */
2763         if (se->avg.last_update_time) {
2764                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2765                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2766
2767                 /*
2768                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2769                  * absent from the fair class for too long.
2770                  */
2771         }
2772
2773 skip_aging:
2774         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2775         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2776         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2777         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2778         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2779 }
2780
2781 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2782 {
2783         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2784                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2785                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2786
2787         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2788         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2789         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2790         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2791 }
2792
2793 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2794 static inline void
2795 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2796 {
2797         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2798         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2799         int migrated, decayed;
2800
2801         migrated = !sa->last_update_time;
2802         if (!migrated) {
2803                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2804                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2805                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2806         }
2807
2808         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2809
2810         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2811         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2812
2813         if (migrated)
2814                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2815
2816         if (decayed || migrated)
2817                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2818 }
2819
2820 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2821 static inline void
2822 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2823 {
2824         update_load_avg(se, 1);
2825
2826         cfs_rq->runnable_load_avg =
2827                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2828         cfs_rq->runnable_load_sum =
2829                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2830 }
2831
2832 #ifndef CONFIG_64BIT
2833 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2834 {
2835         u64 last_update_time_copy;
2836         u64 last_update_time;
2837
2838         do {
2839                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2840                 smp_rmb();
2841                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2842         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2843
2844         return last_update_time;
2845 }
2846 #else
2847 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2848 {
2849         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2850 }
2851 #endif
2852
2853 /*
2854  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2855  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2856  */
2857 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2858 {
2859         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2860         u64 last_update_time;
2861
2862         /*
2863          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2864          * from its (source) cfs_rq
2865          */
2866         if (se->avg.last_update_time == 0)
2867                 return;
2868
2869         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2870
2871         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2872         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2873         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2874 }
2875
2876 /*
2877  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2878  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2879  * be the only way to update the runnable statistic.
2880  */
2881 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2882 {
2883 }
2884
2885 /*
2886  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2887  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2888  * be the only way to update the runnable statistic.
2889  */
2890 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2891 {
2892 }
2893
2894 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2895 {
2896         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2897 }
2898
2899 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2900 {
2901         return cfs_rq->avg.load_avg;
2902 }
2903
2904 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2905
2906 #else /* CONFIG_SMP */
2907
2908 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2909 static inline void
2910 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2911 static inline void
2912 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2913 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2914
2915 static inline void
2916 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2917 static inline void
2918 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2919
2920 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2921 {
2922         return 0;
2923 }
2924
2925 #endif /* CONFIG_SMP */
2926
2927 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2928 {
2929 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2930         struct task_struct *tsk = NULL;
2931
2932         if (entity_is_task(se))
2933                 tsk = task_of(se);
2934
2935         if (se->statistics.sleep_start) {
2936                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2937
2938                 if ((s64)delta < 0)
2939                         delta = 0;
2940
2941                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2942                         se->statistics.sleep_max = delta;
2943
2944                 se->statistics.sleep_start = 0;
2945                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2946
2947                 if (tsk) {
2948                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2949                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2950                 }
2951         }
2952         if (se->statistics.block_start) {
2953                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2954
2955                 if ((s64)delta < 0)
2956                         delta = 0;
2957
2958                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2959                         se->statistics.block_max = delta;
2960
2961                 se->statistics.block_start = 0;
2962                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2963
2964                 if (tsk) {
2965                         if (tsk->in_iowait) {
2966                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2967                                 se->statistics.iowait_count++;
2968                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2969                         }
2970
2971                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2972                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
2973
2974                         /*
2975                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2976                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2977                          * amount of time that the task spent sleeping:
2978                          */
2979                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2980                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2981                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2982                                                 delta >> 20);
2983                         }
2984                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2985                 }
2986         }
2987 #endif
2988 }
2989
2990 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2991 {
2992 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2993         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2994
2995         if (d < 0)
2996                 d = -d;
2997
2998         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2999                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3000 #endif
3001 }
3002
3003 static void
3004 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3005 {
3006         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3007
3008         /*
3009          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3010          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3011          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3012          * stays open at the end.
3013          */
3014         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3015                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3016
3017         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3018         if (!initial) {
3019                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3020
3021                 /*
3022                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3023                  * for a gentler effect of sleepers:
3024                  */
3025                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3026                         thresh >>= 1;
3027
3028                 vruntime -= thresh;
3029         }
3030
3031         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3032         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3033 }
3034
3035 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3036
3037 static void
3038 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3039 {
3040         /*
3041          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3042          * through calling update_curr().
3043          */
3044         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3045                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3046
3047         /*
3048          * Update run-time statistics of the 'current'.
3049          */
3050         update_curr(cfs_rq);
3051         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3052         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3053         update_cfs_shares(cfs_rq);
3054
3055         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3056                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3057                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3058         }
3059
3060         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3061         check_spread(cfs_rq, se);
3062         if (se != cfs_rq->curr)
3063                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3064         se->on_rq = 1;
3065
3066         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3067                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3068                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3069         }
3070 }
3071
3072 static void __clear_buddies_last(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->last != se)
3077                         break;
3078
3079                 cfs_rq->last = NULL;
3080         }
3081 }
3082
3083 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3084 {
3085         for_each_sched_entity(se) {
3086                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3087                 if (cfs_rq->next != se)
3088                         break;
3089
3090                 cfs_rq->next = NULL;
3091         }
3092 }
3093
3094 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3095 {
3096         for_each_sched_entity(se) {
3097                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3098                 if (cfs_rq->skip != se)
3099                         break;
3100
3101                 cfs_rq->skip = NULL;
3102         }
3103 }
3104
3105 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3106 {
3107         if (cfs_rq->last == se)
3108                 __clear_buddies_last(se);
3109
3110         if (cfs_rq->next == se)
3111                 __clear_buddies_next(se);
3112
3113         if (cfs_rq->skip == se)
3114                 __clear_buddies_skip(se);
3115 }
3116
3117 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3118
3119 static void
3120 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3121 {
3122         /*
3123          * Update run-time statistics of the 'current'.
3124          */
3125         update_curr(cfs_rq);
3126         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3127
3128         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3129         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3130 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3131                 if (entity_is_task(se)) {
3132                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3133
3134                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3135                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3136                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3137                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3138                 }
3139 #endif
3140         }
3141
3142         clear_buddies(cfs_rq, se);
3143
3144         if (se != cfs_rq->curr)
3145                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3146         se->on_rq = 0;
3147         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3148
3149         /*
3150          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3151          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3152          * movement in our normalized position.
3153          */
3154         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3155                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3156
3157         /* return excess runtime on last dequeue */
3158         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3159
3160         update_min_vruntime(cfs_rq);
3161         update_cfs_shares(cfs_rq);
3162 }
3163
3164 /*
3165  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3166  */
3167 static void
3168 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3169 {
3170         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3171         struct sched_entity *se;
3172         s64 delta;
3173
3174         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3175         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3176         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3177                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3178                 /*
3179                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3180                  * re-elected due to buddy favours.
3181                  */
3182                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3183                 return;
3184         }
3185
3186         /*
3187          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3188          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3189          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3190          */
3191         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3192                 return;
3193
3194         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3195         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3196
3197         if (delta < 0)
3198                 return;
3199
3200         if (delta > ideal_runtime)
3201                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3202 }
3203
3204 static void
3205 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3206 {
3207         /* 'current' is not kept within the tree. */
3208         if (se->on_rq) {
3209                 /*
3210                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3211                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3212                  * runqueue.
3213                  */
3214                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3215                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3216                 update_load_avg(se, 1);
3217         }
3218
3219         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3220         cfs_rq->curr = se;
3221 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3222         /*
3223          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3224          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3225          * when there are only lesser-weight tasks around):
3226          */
3227         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3228                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3229                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3230         }
3231 #endif
3232         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3233 }
3234
3235 static int
3236 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3237
3238 /*
3239  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3240  * 1) keep things fair between processes/task groups
3241  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3242  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3243  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3244  */
3245 static struct sched_entity *
3246 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3247 {
3248         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3249         struct sched_entity *se;
3250
3251         /*
3252          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3253          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3254          */
3255         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3256                 left = curr;
3257
3258         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3259
3260         /*
3261          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3262          * be done without getting too unfair.
3263          */
3264         if (cfs_rq->skip == se) {
3265                 struct sched_entity *second;
3266
3267                 if (se == curr) {
3268                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3269                 } else {
3270                         second = __pick_next_entity(se);
3271                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3272                                 second = curr;
3273                 }
3274
3275                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3276                         se = second;
3277         }
3278
3279         /*
3280          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3281          */
3282         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3283                 se = cfs_rq->last;
3284
3285         /*
3286          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3287          */
3288         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3289                 se = cfs_rq->next;
3290
3291         clear_buddies(cfs_rq, se);
3292
3293         return se;
3294 }
3295
3296 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3297
3298 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3299 {
3300         /*
3301          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3302          * was not called and update_curr() has to be done:
3303          */
3304         if (prev->on_rq)
3305                 update_curr(cfs_rq);
3306
3307         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3308         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3309
3310         check_spread(cfs_rq, prev);
3311         if (prev->on_rq) {
3312                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3313                 /* Put 'current' back into the tree. */
3314                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3315                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3316                 update_load_avg(prev, 0);
3317         }
3318         cfs_rq->curr = NULL;
3319 }
3320
3321 static void
3322 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3323 {
3324         /*
3325          * Update run-time statistics of the 'current'.
3326          */
3327         update_curr(cfs_rq);
3328
3329         /*
3330          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3331          */
3332         update_load_avg(curr, 1);
3333         update_cfs_shares(cfs_rq);
3334
3335 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3336         /*
3337          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3338          * validating it and just reschedule.
3339          */
3340         if (queued) {
3341                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3342                 return;
3343         }
3344         /*
3345          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3346          */
3347         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3348                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3349                 return;
3350 #endif
3351
3352         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3353                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3354 }
3355
3356
3357 /**************************************************
3358  * CFS bandwidth control machinery
3359  */
3360
3361 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3362
3363 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3364 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3365
3366 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3367 {
3368         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3369 }
3370
3371 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3372 {
3373         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3374 }
3375
3376 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3377 {
3378         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3379 }
3380 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3381 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3382 {
3383         return true;
3384 }
3385
3386 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3387 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3388 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3389
3390 /*
3391  * default period for cfs group bandwidth.
3392  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3393  */
3394 static inline u64 default_cfs_period(void)
3395 {
3396         return 100000000ULL;
3397 }
3398
3399 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3400 {
3401         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3402 }
3403
3404 /*
3405  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3406  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3407  * additional synchronization around rq->lock.
3408  *
3409  * requires cfs_b->lock
3410  */
3411 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3412 {
3413         u64 now;
3414
3415         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3416                 return;
3417
3418         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3419         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3420         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3421 }
3422
3423 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3424 {
3425         return &tg->cfs_bandwidth;
3426 }
3427
3428 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3429 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3430 {
3431         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3432                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3433
3434         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3435 }
3436
3437 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3438 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3439 {
3440         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3441         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3442         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3443
3444         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3445         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3446
3447         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3448         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3449                 amount = min_amount;
3450         else {
3451                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3452
3453                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3454                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3455                         cfs_b->runtime -= amount;
3456                         cfs_b->idle = 0;
3457                 }
3458         }
3459         expires = cfs_b->runtime_expires;
3460         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3461
3462         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3463         /*
3464          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3465          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3466          * issued.
3467          */
3468         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3469                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3470
3471         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3472 }
3473
3474 /*
3475  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3476  * fact that rq->clock snapshots this value.
3477  */
3478 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3479 {
3480         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3481
3482         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3483         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3484                 return;
3485
3486         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3487                 return;
3488
3489         /*
3490          * If the local deadline has passed we have to consider the
3491          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3492          * has not truly expired.
3493          *
3494          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3495          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3496          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3497          * exact equality, so a partial write will still work.
3498          */
3499
3500         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3501                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3502                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3503         } else {
3504                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3505                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3506         }
3507 }
3508
3509 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3510 {
3511         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3512         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3513         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3514
3515         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3516                 return;
3517
3518         /*
3519          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3520          * hierarchy can be throttled
3521          */
3522         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3523                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3524 }
3525
3526 static __always_inline
3527 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3528 {
3529         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3530                 return;
3531
3532         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3533 }
3534
3535 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3536 {
3537         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3538 }
3539
3540 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3541 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3542 {
3543         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3544 }
3545
3546 /*
3547  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3548  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3549  * load-balance operations.
3550  */
3551 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3552                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3553 {
3554         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3555
3556         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3557         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3558
3559         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3560                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3561 }
3562
3563 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3564 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3565 {
3566         struct rq *rq = data;
3567         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3568
3569         cfs_rq->throttle_count--;
3570 #ifdef CONFIG_SMP
3571         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3572                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3573                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3574                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3575         }
3576 #endif
3577
3578         return 0;
3579 }
3580
3581 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3582 {
3583         struct rq *rq = data;
3584         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3585
3586         /* group is entering throttled state, stop time */
3587         if (!cfs_rq->throttle_count)
3588                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3589         cfs_rq->throttle_count++;
3590
3591         return 0;
3592 }
3593
3594 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3595 {
3596         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3597         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3598         struct sched_entity *se;
3599         long task_delta, dequeue = 1;
3600         bool empty;
3601
3602         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3603
3604         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3605         rcu_read_lock();
3606         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3607         rcu_read_unlock();
3608
3609         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3610         for_each_sched_entity(se) {
3611                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3612                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3613                 if (!se->on_rq)
3614                         break;
3615
3616                 if (dequeue)
3617                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3618                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3619
3620                 if (qcfs_rq->load.weight)
3621                         dequeue = 0;
3622         }
3623
3624         if (!se)
3625                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3626
3627         cfs_rq->throttled = 1;
3628         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3629         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3630         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3631
3632         /*
3633          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3634          * distribute_cfs_runtime will not see us
3635          */
3636         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3637
3638         /*
3639          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3640          * timer is running.
3641          */
3642         if (empty)
3643                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3644
3645         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3646 }
3647
3648 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3649 {
3650         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3651         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3652         struct sched_entity *se;
3653         int enqueue = 1;
3654         long task_delta;
3655
3656         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3657
3658         cfs_rq->throttled = 0;
3659
3660         update_rq_clock(rq);
3661
3662         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3663         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3664         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3665         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3666
3667         /* update hierarchical throttle state */
3668         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3669
3670         if (!cfs_rq->load.weight)
3671                 return;
3672
3673         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3674         for_each_sched_entity(se) {
3675                 if (se->on_rq)
3676                         enqueue = 0;
3677
3678                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3679                 if (enqueue)
3680                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3681                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3682
3683                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3684                         break;
3685         }
3686
3687         if (!se)
3688                 add_nr_running(rq, task_delta);
3689
3690         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3691         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3692                 resched_curr(rq);
3693 }
3694
3695 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3696                 u64 remaining, u64 expires)
3697 {
3698         struct cfs_rq *cfs_rq;
3699         u64 runtime;
3700         u64 starting_runtime = remaining;
3701
3702         rcu_read_lock();
3703         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3704                                 throttled_list) {
3705                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3706
3707                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3708                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3709                         goto next;
3710
3711                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3712                 if (runtime > remaining)
3713                         runtime = remaining;
3714                 remaining -= runtime;
3715
3716                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3717                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3718
3719                 /* we check whether we're throttled above */
3720                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3721                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3722
3723 next:
3724                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3725
3726                 if (!remaining)
3727                         break;
3728         }
3729         rcu_read_unlock();
3730
3731         return starting_runtime - remaining;
3732 }
3733
3734 /*
3735  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3736  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3737  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3738  * used to track this state.
3739  */
3740 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3741 {
3742         u64 runtime, runtime_expires;
3743         int throttled;
3744
3745         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3746         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3747                 goto out_deactivate;
3748
3749         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3750         cfs_b->nr_periods += overrun;
3751
3752         /*
3753          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3754          * we're going inactive then everything else can be deferred
3755          */
3756         if (cfs_b->idle && !throttled)
3757                 goto out_deactivate;
3758
3759         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3760
3761         if (!throttled) {
3762                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3763                 cfs_b->idle = 1;
3764                 return 0;
3765         }
3766
3767         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3768         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3769
3770         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3771
3772         /*
3773          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3774          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3775          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3776          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3777          * only by limited amounts in that extreme case.
3778          */
3779         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3780                 runtime = cfs_b->runtime;
3781                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3782                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3783                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3784                                                  runtime_expires);
3785                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3786
3787                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3788
3789                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3790         }
3791
3792         /*
3793          * While we are ensured activity in the period following an
3794          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3795          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3796          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3797          */
3798         cfs_b->idle = 0;
3799
3800         return 0;
3801
3802 out_deactivate:
3803         return 1;
3804 }
3805
3806 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3807 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3808 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3809 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3810 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3811 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3812
3813 /*
3814  * Are we near the end of the current quota period?
3815  *
3816  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3817  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3818  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3819  */
3820 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3821 {
3822         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3823         u64 remaining;
3824
3825         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3826         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3827                 return 1;
3828
3829         /* is a quota refresh about to occur? */
3830         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3831         if (remaining < min_expire)
3832                 return 1;
3833
3834         return 0;
3835 }
3836
3837 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3838 {
3839         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3840
3841         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3842         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3843                 return;
3844
3845         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3846                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3847                         HRTIMER_MODE_REL);
3848 }
3849
3850 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3851 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3852 {
3853         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3854         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3855
3856         if (slack_runtime <= 0)
3857                 return;
3858
3859         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3860         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3861             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3862                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3863
3864                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3865                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3866                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3867                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3868         }
3869         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3870
3871         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3872         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3873 }
3874
3875 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3876 {
3877         if (!cfs_bandwidth_used())
3878                 return;
3879
3880         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3881                 return;
3882
3883         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3884 }
3885
3886 /*
3887  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3888  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3889  */
3890 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3891 {
3892         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3893         u64 expires;
3894
3895         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3896         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3897         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3898                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3899                 return;
3900         }
3901
3902         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3903                 runtime = cfs_b->runtime;
3904
3905         expires = cfs_b->runtime_expires;
3906         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3907
3908         if (!runtime)
3909                 return;
3910
3911         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3912
3913         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3914         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3915                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3916         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3917 }
3918
3919 /*
3920  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3921  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3922  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3923  */
3924 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3925 {
3926         if (!cfs_bandwidth_used())
3927                 return;
3928
3929         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3930         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3931                 return;
3932
3933         /* ensure the group is not already throttled */
3934         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3935                 return;
3936
3937         /* update runtime allocation */
3938         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3939         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3940                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3941 }
3942
3943 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3944 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3945 {
3946         if (!cfs_bandwidth_used())
3947                 return false;
3948
3949         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3950                 return false;
3951
3952         /*
3953          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3954          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3955          */
3956         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3957                 return true;
3958
3959         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3960         return true;
3961 }
3962
3963 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3964 {
3965         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3966                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3967
3968         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3969
3970         return HRTIMER_NORESTART;
3971 }
3972
3973 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3974 {
3975         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3976                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3977         int overrun;
3978         int idle = 0;
3979
3980         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3981         for (;;) {
3982                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3983                 if (!overrun)
3984                         break;
3985
3986                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3987         }
3988         if (idle)
3989                 cfs_b->period_active = 0;
3990         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3991
3992         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3993 }
3994
3995 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3996 {
3997         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3998         cfs_b->runtime = 0;
3999         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4000         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4001
4002         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4003         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4004         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4005         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4006         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4007 }
4008
4009 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4010 {
4011         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4012         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4013 }
4014
4015 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4016 {
4017         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4018
4019         if (!cfs_b->period_active) {
4020                 cfs_b->period_active = 1;
4021                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4022                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4023         }
4024 }
4025
4026 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4027 {
4028         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4029         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4030                 return;
4031
4032         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4033         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4034 }
4035
4036 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4037 {
4038         struct cfs_rq *cfs_rq;
4039
4040         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4041                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4042
4043                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4044                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4045                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4046         }
4047 }
4048
4049 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4050 {
4051         struct cfs_rq *cfs_rq;
4052
4053         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4054                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4055                         continue;
4056
4057                 /*
4058                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4059                  * there's some valid quota amount
4060                  */
4061                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4062                 /*
4063                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4064                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4065                  */
4066                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4067
4068                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4069                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4070         }
4071 }
4072
4073 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4074 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4075 {
4076         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4077 }
4078
4079 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4080 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4081 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4082 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4083
4084 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4085 {
4086         return 0;
4087 }
4088
4089 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4090 {
4091         return 0;
4092 }
4093
4094 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4095                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4096 {
4097         return 0;
4098 }
4099
4100 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4101
4102 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4103 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4104 #endif
4105
4106 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4107 {
4108         return NULL;
4109 }
4110 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4111 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4112 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4113
4114 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4115
4116 /**************************************************
4117  * CFS operations on tasks:
4118  */
4119
4120 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4121 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4122 {
4123         struct sched_entity *se = &p->se;
4124         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4125
4126         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4127
4128         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4129                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4130                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4131                 s64 delta = slice - ran;
4132
4133                 if (delta < 0) {
4134                         if (rq->curr == p)
4135                                 resched_curr(rq);
4136                         return;
4137                 }
4138                 hrtick_start(rq, delta);
4139         }
4140 }
4141
4142 /*
4143  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4144  * current task is from our class and nr_running is low enough
4145  * to matter.
4146  */
4147 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4148 {
4149         struct task_struct *curr = rq->curr;
4150
4151         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4152                 return;
4153
4154         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4155                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4156 }
4157 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4158 static inline void
4159 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4160 {
4161 }
4162
4163 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4164 {
4165 }
4166 #endif
4167
4168 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4169
4170 static void update_capacity_of(int cpu)
4171 {
4172         unsigned long req_cap;
4173
4174         if (!sched_freq())
4175                 return;
4176
4177         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4178         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4179         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4180         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4181 }
4182
4183 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4184
4185 /*
4186  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4187  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4188  * then put the task into the rbtree:
4189  */
4190 static void
4191 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4192 {
4193         struct cfs_rq *cfs_rq;
4194         struct sched_entity *se = &p->se;
4195         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4196         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4197
4198         for_each_sched_entity(se) {
4199                 if (se->on_rq)
4200                         break;
4201                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4202                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4203
4204                 /*
4205                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4206                  *
4207                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4208                  * post the final h_nr_running increment below.
4209                 */
4210                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4211                         break;
4212                 cfs_rq->h_nr_running++;
4213
4214                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4215         }
4216
4217         for_each_sched_entity(se) {
4218                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4219                 cfs_rq->h_nr_running++;
4220
4221                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4222                         break;
4223
4224                 update_load_avg(se, 1);
4225                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4226         }
4227
4228         if (!se) {
4229                 add_nr_running(rq, 1);
4230                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4231                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4232                         rq->rd->overutilized = true;
4233
4234                 schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4235
4236                 /*
4237                  * We want to potentially trigger a freq switch
4238                  * request only for tasks that are waking up; this is
4239                  * because we get here also during load balancing, but
4240                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4241                  * request after load balancing is done.
4242                  */
4243                 if (task_new || task_wakeup)
4244                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4245         }
4246         hrtick_update(rq);
4247 }
4248
4249 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4250
4251 /*
4252  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4253  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4254  * update the fair scheduling stats:
4255  */
4256 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4257 {
4258         struct cfs_rq *cfs_rq;
4259         struct sched_entity *se = &p->se;
4260         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4261
4262         for_each_sched_entity(se) {
4263                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4264                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4265
4266                 /*
4267                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4268                  *
4269                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4270                  * post the final h_nr_running decrement below.
4271                 */
4272                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4273                         break;
4274                 cfs_rq->h_nr_running--;
4275
4276                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4277                 if (cfs_rq->load.weight) {
4278                         /*
4279                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4280                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4281                          */
4282                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4283                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4284
4285                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4286                         se = parent_entity(se);
4287                         break;
4288                 }
4289                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4290         }
4291
4292         for_each_sched_entity(se) {
4293                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4294                 cfs_rq->h_nr_running--;
4295
4296                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4297                         break;
4298
4299                 update_load_avg(se, 1);
4300                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4301         }
4302
4303         if (!se) {
4304                 sub_nr_running(rq, 1);
4305                 schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4306
4307                 /*
4308                  * We want to potentially trigger a freq switch
4309                  * request only for tasks that are going to sleep;
4310                  * this is because we get here also during load
4311                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4312                  * trigger as single request after load balancing is
4313                  * done.
4314                  */
4315                 if (task_sleep) {
4316                         if (rq->cfs.nr_running)
4317                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4318                         else if (sched_freq())
4319                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4320                 }
4321         }
4322         hrtick_update(rq);
4323 }
4324
4325 #ifdef CONFIG_SMP
4326
4327 /*
4328  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4329  */
4330
4331 /*
4332  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4333  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4334  *
4335  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4336  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4337  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4338  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4339  *
4340  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4341  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4342  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4343  *
4344  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4345  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4346  * particular idx is approximated to be zero.
4347  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4348  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4349  * based on 128 point scale.
4350  * Example:
4351  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4352  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4353  *
4354  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4355  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4356  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4357  */
4358 #define DEGRADE_SHIFT           7
4359 static const unsigned char
4360                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4361 static const unsigned char
4362                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4363                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4364                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4365                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4366                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4367                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4368
4369 /*
4370  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4371  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4372  * adding any new load.
4373  */
4374 static unsigned long
4375 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4376 {
4377         int j = 0;
4378
4379         if (!missed_updates)
4380                 return load;
4381
4382         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4383                 return 0;
4384
4385         if (idx == 1)
4386                 return load >> missed_updates;
4387
4388         while (missed_updates) {
4389                 if (missed_updates % 2)
4390                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4391
4392                 missed_updates >>= 1;
4393                 j++;
4394         }
4395         return load;
4396 }
4397
4398 /*
4399  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4400  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4401  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4402  */
4403 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4404                               unsigned long pending_updates)
4405 {
4406         int i, scale;
4407
4408         this_rq->nr_load_updates++;
4409
4410         /* Update our load: */
4411         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4412         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4413                 unsigned long old_load, new_load;
4414
4415                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4416
4417                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4418                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4419                 new_load = this_load;
4420                 /*
4421                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4422                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4423                  * example.
4424                  */
4425                 if (new_load > old_load)
4426                         new_load += scale - 1;
4427
4428                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4429         }
4430
4431         sched_avg_update(this_rq);
4432 }
4433
4434 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4435 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4436 {
4437         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4438 }
4439
4440 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4441 /*
4442  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4443  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4444  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4445  *
4446  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4447  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4448  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4449  * (tick_nohz_idle_exit).
4450  *
4451  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4452  */
4453
4454 /*
4455  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4456  * idle balance.
4457  */
4458 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4459 {
4460         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4461         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4462         unsigned long pending_updates;
4463
4464         /*
4465          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4466          */
4467         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4468                 return;
4469
4470         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4471         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4472
4473         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4474 }
4475
4476 /*
4477  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4478  */
4479 void update_cpu_load_nohz(void)
4480 {
4481         struct rq *this_rq = this_rq();
4482         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4483         unsigned long pending_updates;
4484
4485         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4486                 return;
4487
4488         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4489         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4490         if (pending_updates) {
4491                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4492                 /*
4493                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4494                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4495                  */
4496                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4497         }
4498         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4499 }
4500 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4501
4502 /*
4503  * Called from scheduler_tick()
4504  */
4505 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4506 {
4507         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4508         /*
4509          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4510          */
4511         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4512         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4513 }
4514
4515 /*
4516  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4517  * according to the scheduling class and "nice" value.
4518  *
4519  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4520  * balance conservatively.
4521  */
4522 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4523 {
4524         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4525         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4526
4527         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4528                 return total;
4529
4530         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4531 }
4532
4533 /*
4534  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4535  * according to the scheduling class and "nice" value.
4536  */
4537 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4538 {
4539         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4540         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4541
4542         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4543                 return total;
4544
4545         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4546 }
4547
4548
4549 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4550 {
4551         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4552         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4553         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4554
4555         if (nr_running)
4556                 return load_avg / nr_running;
4557
4558         return 0;
4559 }
4560
4561 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4562 {
4563         /*
4564          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4565          * about the boundary, really active task won't care
4566          * about the loss.
4567          */
4568         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4569                 current->wakee_flips >>= 1;
4570                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4571         }
4572
4573         if (current->last_wakee != p) {
4574                 current->last_wakee = p;
4575                 current->wakee_flips++;
4576         }
4577 }
4578
4579 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4580 {
4581         struct sched_entity *se = &p->se;
4582         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4583         u64 min_vruntime;
4584
4585 #ifndef CONFIG_64BIT
4586         u64 min_vruntime_copy;
4587
4588         do {
4589                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4590                 smp_rmb();
4591                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4592         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4593 #else
4594         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4595 #endif
4596
4597         se->vruntime -= min_vruntime;
4598         record_wakee(p);
4599 }
4600
4601 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4602 /*
4603  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4604  *
4605  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4606  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4607  * can calculate the shift in shares.
4608  *
4609  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4610  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4611  * total group weight.
4612  *
4613  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4614  * distribution (s_i) using:
4615  *
4616  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4617  *
4618  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4619  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4620  * shares distribution (s_i):
4621  *
4622  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4623  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4624  *
4625  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4626  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4627  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4628  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4629  *
4630  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4631  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4632  *
4633  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4634  *
4635  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4636  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4637  * weight and shares distributions like:
4638  *
4639  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4640  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4641  *
4642  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4643  *
4644  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4645  *
4646  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4647  *
4648  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4649  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4650  * 4/7) times the weight of the group.
4651  */
4652 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4653 {
4654         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4655
4656         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4657                 return wl;
4658
4659         for_each_sched_entity(se) {
4660                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4661                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4662
4663                 tg = cfs_rq->tg;
4664
4665                 /*
4666                  * W = @wg + \Sum rw_j
4667                  */
4668                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4669
4670                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4671                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4672                 W += w;
4673
4674                 /*
4675                  * w = rw_i + @wl
4676                  */
4677                 w += wl;
4678
4679                 /*
4680                  * wl = S * s'_i; see (2)
4681                  */
4682                 if (W > 0 && w < W)
4683                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4684                 else
4685                         wl = tg->shares;
4686
4687                 /*
4688                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4689                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4690                  * calc_cfs_shares().
4691                  */
4692                 if (wl < MIN_SHARES)
4693                         wl = MIN_SHARES;
4694
4695                 /*
4696                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4697                  */
4698                 wl -= se->avg.load_avg;
4699
4700                 /*
4701                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4702                  * the final effective load change on the root group. Since
4703                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4704                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4705                  * resulting from this level per the above.
4706                  */
4707                 wg = 0;
4708         }
4709
4710         return wl;
4711 }
4712 #else
4713
4714 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4715 {
4716         return wl;
4717 }
4718
4719 #endif
4720
4721 static inline bool energy_aware(void)
4722 {
4723         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4724 }
4725
4726 struct energy_env {
4727         struct sched_group      *sg_top;
4728         struct sched_group      *sg_cap;
4729         int                     cap_idx;
4730         int                     util_delta;
4731         int                     src_cpu;
4732         int                     dst_cpu;
4733         int                     energy;
4734         int                     payoff;
4735         struct task_struct      *task;
4736         struct {
4737                 int before;
4738                 int after;
4739                 int delta;
4740                 int diff;
4741         } nrg;
4742         struct {
4743                 int before;
4744                 int after;
4745                 int delta;
4746         } cap;
4747 };
4748
4749 /*
4750  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4751  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4752  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4753  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4754  *
4755  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4756  *
4757  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4758  *
4759  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4760  *
4761  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4762  */
4763 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4764 {
4765         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4766
4767         if (util >= capacity)
4768                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4769
4770         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4771 }
4772
4773 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4774 {
4775         if (cpu == eenv->src_cpu)
4776                 return -eenv->util_delta;
4777         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4778                 return eenv->util_delta;
4779         return 0;
4780 }
4781
4782 static
4783 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4784 {
4785         int i, delta;
4786         unsigned long max_util = 0;
4787
4788         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4789                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4790                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4791         }
4792
4793         return max_util;
4794 }
4795
4796 /*
4797  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4798  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4799  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4800  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4801  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4802  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4803  * estimate (more busy).
4804  */
4805 static unsigned
4806 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4807 {
4808         int i, delta;
4809         unsigned long util_sum = 0;
4810         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4811
4812         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4813                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4814                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4815         }
4816
4817         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4818                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4819         return util_sum;
4820 }
4821
4822 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4823         const struct sched_group_energy const *sge)
4824 {
4825         int idx;
4826         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4827
4828         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4829                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4830                         break;
4831         }
4832
4833         eenv->cap_idx = idx;
4834
4835         return idx;
4836 }
4837
4838 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4839 {
4840         int i, state = INT_MAX;
4841
4842         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4843         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4844                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4845
4846         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4847         state++;
4848
4849         return state;
4850 }
4851
4852 /*
4853  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4854  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4855  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4856  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4857  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4858  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4859  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4860  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4861  */
4862 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4863 {
4864         struct sched_domain *sd;
4865         int cpu, total_energy = 0;
4866         struct cpumask visit_cpus;
4867         struct sched_group *sg;
4868
4869         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4870
4871         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4872
4873         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4874                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4875
4876                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4877
4878                 /*
4879                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4880                  * sched_group?
4881                  */
4882                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4883
4884                 if (!sd)
4885                         /*
4886                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4887                          * wrong energy estimation is better than entering an
4888                          * infinite loop.
4889                          */
4890                         return -EINVAL;
4891
4892                 if (sd->parent)
4893                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4894
4895                 for_each_domain(cpu, sd) {
4896                         sg = sd->groups;
4897
4898                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4899                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4900                                 break;
4901
4902                         do {
4903                                 unsigned long group_util;
4904                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4905                                 int cap_idx, idle_idx;
4906
4907                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4908                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4909                                 else
4910                                         eenv->sg_cap = sg;
4911
4912                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4913
4914                                 if (sg->group_weight == 1) {
4915                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
4916                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
4917                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4918                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4919                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
4920                                         }
4921                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
4922                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
4923                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4924                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4925                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
4926                                         }
4927                                 }
4928
4929                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4930                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4931                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4932                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4933                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4934                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4935                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4936
4937                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4938
4939                                 if (!sd->child)
4940                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4941
4942                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4943                                         goto next_cpu;
4944
4945                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4946                 }
4947 next_cpu:
4948                 continue;
4949         }
4950
4951         eenv->energy = total_energy;
4952         return 0;
4953 }
4954
4955 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4956 {
4957         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4958 }
4959
4960 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
4961 static int energy_diff_evaluate(struct energy_env *eenv)
4962 {
4963         unsigned int boost;
4964         int nrg_delta;
4965
4966         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
4967 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
4968         boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
4969 #else
4970         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
4971 #endif
4972         if (boost == 0)
4973                 return eenv->nrg.diff;
4974
4975         /* Compute normalized energy diff */
4976         nrg_delta = schedtune_normalize_energy(eenv->nrg.diff);
4977         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
4978
4979         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
4980                         eenv->nrg.delta,
4981                         eenv->cap.delta,
4982                         eenv->task);
4983
4984         /*
4985          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
4986          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
4987          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
4988          * function return a negative value each time the evaluation return a
4989          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
4990          * a scheduling decision
4991          */
4992         return -eenv->payoff;
4993 }
4994 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
4995 #define energy_diff_evaluate(eenv) eenv->nrg.diff
4996 #endif
4997
4998 /*
4999  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
5000  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
5001  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
5002  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5003  * both are specified, the utilization is migrated.
5004  */
5005 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
5006 {
5007         struct sched_domain *sd;
5008         struct sched_group *sg;
5009         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5010
5011         struct energy_env eenv_before = {
5012                 .util_delta     = 0,
5013                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5014                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5015                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5016                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5017         };
5018
5019         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5020                 return 0;
5021
5022         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5023         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5024
5025         if (!sd)
5026                 return 0; /* Error */
5027
5028         sg = sd->groups;
5029
5030         do {
5031                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5032                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5033
5034                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5035                                 return 0; /* Invalid result abort */
5036                         energy_before += eenv_before.energy;
5037
5038                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5039                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5040                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5041
5042                         if (sched_group_energy(eenv))
5043                                 return 0; /* Invalid result abort */
5044                         energy_after += eenv->energy;
5045                 }
5046         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5047
5048         eenv->nrg.before = energy_before;
5049         eenv->nrg.after = energy_after;
5050         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5051         eenv->payoff = 0;
5052
5053         return energy_diff_evaluate(eenv);
5054 }
5055
5056 /*
5057  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5058  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5059  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5060  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5061  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5062  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5063  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5064  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5065  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5066  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5067  */
5068 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5069 {
5070         unsigned int master = current->wakee_flips;
5071         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5072         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5073
5074         if (master < slave)
5075                 swap(master, slave);
5076         if (slave < factor || master < slave * factor)
5077                 return 0;
5078         return 1;
5079 }
5080
5081 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5082 {
5083         s64 this_load, load;
5084         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5085         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5086         struct task_group *tg;
5087         unsigned long weight;
5088         int balanced;
5089
5090         idx       = sd->wake_idx;
5091         this_cpu  = smp_processor_id();
5092         prev_cpu  = task_cpu(p);
5093         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5094         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5095
5096         /*
5097          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5098          * effect of the currently running task from the load
5099          * of the current CPU:
5100          */
5101         if (sync) {
5102                 tg = task_group(current);
5103                 weight = current->se.avg.load_avg;
5104
5105                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5106                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5107         }
5108
5109         tg = task_group(p);
5110         weight = p->se.avg.load_avg;
5111
5112         /*
5113          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5114          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5115          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5116          * about that, so that's good too.
5117          *
5118          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5119          * task to be woken on this_cpu.
5120          */
5121         this_eff_load = 100;
5122         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5123
5124         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5125         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5126
5127         if (this_load > 0) {
5128                 this_eff_load *= this_load +
5129                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5130
5131                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5132         }
5133
5134         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5135
5136         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5137
5138         if (!balanced)
5139                 return 0;
5140
5141         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5142         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5143
5144         return 1;
5145 }
5146
5147 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5148 {
5149         return p->se.avg.util_avg;
5150 }
5151
5152 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5153
5154 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5155
5156 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5157 {
5158         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5159
5160         util += boosted_task_util(p);
5161
5162         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5163 }
5164
5165 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5166 {
5167         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5168         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5169
5170         if (capacity == max_capacity)
5171                 return true;
5172
5173         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5174                 return true;
5175
5176         return __task_fits(p, cpu, 0);
5177 }
5178
5179 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5180 {
5181         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5182 }
5183
5184 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5185 {
5186         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5187 }
5188
5189 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5190
5191 static unsigned long
5192 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5193 {
5194         unsigned long long margin = 0;
5195
5196         /*
5197          * Signal proportional compensation (SPC)
5198          *
5199          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5200          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5201          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5202          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5203          */
5204         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5205         margin *= boost;
5206
5207         /*
5208          * Fast integer division by constant:
5209          *  Constant   :                 (C) = 100
5210          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5211          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5212          *
5213          * Thus:
5214          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5215          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5216          *
5217          *
5218          */
5219         margin  *= 1311;
5220         margin >>= 17;
5221
5222         return margin;
5223 }
5224
5225 static inline unsigned int
5226 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5227 {
5228         unsigned int boost;
5229
5230 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5231         boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5232 #else
5233         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5234 #endif
5235         if (boost == 0)
5236                 return 0;
5237
5238         return schedtune_margin(util, boost);
5239 }
5240
5241 static inline unsigned long
5242 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5243 {
5244         unsigned int boost;
5245         unsigned long util;
5246         unsigned long margin;
5247
5248 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5249         boost = schedtune_task_boost(task);
5250 #else
5251         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5252 #endif
5253         if (boost == 0)
5254                 return 0;
5255
5256         util = task_util(task);
5257         margin = schedtune_margin(util, boost);
5258
5259         return margin;
5260 }
5261
5262 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5263
5264 static inline unsigned int
5265 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5266 {
5267         return 0;
5268 }
5269
5270 static inline unsigned int
5271 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5272 {
5273         return 0;
5274 }
5275
5276 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5277
5278 static inline unsigned long
5279 boosted_cpu_util(int cpu)
5280 {
5281         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5282         unsigned long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5283
5284         return util + margin;
5285 }
5286
5287 static inline unsigned long
5288 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5289 {
5290         unsigned long util = task_util(task);
5291         unsigned long margin = schedtune_task_margin(task);
5292
5293         return util + margin;
5294 }
5295
5296 /*
5297  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5298  * domain.
5299  */
5300 static struct sched_group *
5301 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5302                   int this_cpu, int sd_flag)
5303 {
5304         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5305         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5306         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5307         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5308         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5309         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5310         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5311
5312         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5313                 load_idx = sd->wake_idx;
5314
5315         do {
5316                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5317                 int local_group;
5318                 int i;
5319
5320                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5321                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5322                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5323                         continue;
5324
5325                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5326                                                sched_group_cpus(group));
5327
5328                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5329                 avg_load = 0;
5330
5331                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5332                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5333                         if (local_group)
5334                                 load = source_load(i, load_idx);
5335                         else
5336                                 load = target_load(i, load_idx);
5337
5338                         avg_load += load;
5339
5340                         /*
5341                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5342                          * that can fit the task.
5343                          */
5344                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5345                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5346                                 fit_group = group;
5347                         }
5348
5349                         /*
5350                          * Look for group which has most spare capacity on a
5351                          * single cpu.
5352                          */
5353                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5354                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5355                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5356                                 spare_group = group;
5357                         }
5358                 }
5359
5360                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5361                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5362
5363                 if (local_group) {
5364                         this_load = avg_load;
5365                 } else if (avg_load < min_load) {
5366                         min_load = avg_load;
5367                         idlest = group;
5368                 }
5369         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5370
5371         if (fit_group)
5372                 return fit_group;
5373
5374         if (spare_group)
5375                 return spare_group;
5376
5377         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5378                 return NULL;
5379         return idlest;
5380 }
5381
5382 /*
5383  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5384  */
5385 static int
5386 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5387 {
5388         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5389         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5390         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5391         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5392         int shallowest_idle_cpu = -1;
5393         int i;
5394
5395         /* Traverse only the allowed CPUs */
5396         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5397                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5398                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5399                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5400                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5401                                 /*
5402                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5403                                  * has the smallest exit latency irrespective
5404                                  * of any idle timestamp.
5405                                  */
5406                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5407                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5408                                 shallowest_idle_cpu = i;
5409                         } else if (idle_cpu(i) &&
5410                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5411                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5412                                 /*
5413                                  * If equal or no active idle state, then
5414                                  * the most recently idled CPU might have
5415                                  * a warmer cache.
5416                                  */
5417                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5418                                 shallowest_idle_cpu = i;
5419                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5420                                 /*
5421                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5422                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5423                                  * fallback.
5424                                  */
5425                                 shallowest_idle_cpu = i;
5426                         }
5427                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5428                         load = weighted_cpuload(i);
5429                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5430                                 min_load = load;
5431                                 least_loaded_cpu = i;
5432                         }
5433                 }
5434         }
5435
5436         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5437 }
5438
5439 /*
5440  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5441  */
5442 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5443 {
5444         struct sched_domain *sd;
5445         struct sched_group *sg;
5446         int i = task_cpu(p);
5447
5448         if (idle_cpu(target))
5449                 return target;
5450
5451         /*
5452          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5453          */
5454         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5455                 return i;
5456
5457         /*
5458          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5459          */
5460         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5461         for_each_lower_domain(sd) {
5462                 sg = sd->groups;
5463                 do {
5464                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5465                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5466                                 goto next;
5467
5468                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5469                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5470                                         goto next;
5471                         }
5472
5473                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5474                                         tsk_cpus_allowed(p));
5475                         goto done;
5476 next:
5477                         sg = sg->next;
5478                 } while (sg != sd->groups);
5479         }
5480 done:
5481         return target;
5482 }
5483
5484 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5485 {
5486         struct sched_domain *sd;
5487         struct sched_group *sg, *sg_target;
5488         int target_max_cap = INT_MAX;
5489         int target_cpu = task_cpu(p);
5490         int i;
5491
5492         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5493
5494         if (!sd)
5495                 return target;
5496
5497         sg = sd->groups;
5498         sg_target = sg;
5499
5500         /*
5501          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5502          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5503          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5504          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5505          * point.
5506          */
5507         do {
5508                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5509                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5510
5511                 /*
5512                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5513                  * Ideally we should query the energy model for the right
5514                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5515                  */
5516                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5517                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5518                         sg_target = sg;
5519                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5520                 }
5521         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5522
5523         /* Find cpu with sufficient capacity */
5524         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5525                 /*
5526                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5527                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5528                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5529                  */
5530                 int new_util = cpu_util(i) + boosted_task_util(p);
5531
5532                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5533                         continue;
5534
5535                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5536                         target_cpu = i;
5537                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5538                                 break;
5539                 }
5540
5541                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5542                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5543                         target_cpu = i;
5544         }
5545
5546         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5547                 struct energy_env eenv = {
5548                         .util_delta     = task_util(p),
5549                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5550                         .dst_cpu        = target_cpu,
5551                         .task           = p,
5552                 };
5553
5554                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5555                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5556                         return target_cpu;
5557
5558                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5559                         return task_cpu(p);
5560         }
5561
5562         return target_cpu;
5563 }
5564
5565 /*
5566  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5567  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5568  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5569  *
5570  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5571  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5572  *
5573  * Returns the target cpu number.
5574  *
5575  * preempt must be disabled.
5576  */
5577 static int
5578 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5579 {
5580         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5581         int cpu = smp_processor_id();
5582         int new_cpu = prev_cpu;
5583         int want_affine = 0;
5584         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5585
5586         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5587                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5588                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5589                               energy_aware();
5590
5591         rcu_read_lock();
5592         for_each_domain(cpu, tmp) {
5593                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5594                         break;
5595
5596                 /*
5597                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5598                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5599                  */
5600                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5601                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5602                         affine_sd = tmp;
5603                         break;
5604                 }
5605
5606                 if (tmp->flags & sd_flag)
5607                         sd = tmp;
5608                 else if (!want_affine)
5609                         break;
5610         }
5611
5612         if (affine_sd) {
5613                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5614                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5615                         new_cpu = cpu;
5616         }
5617
5618         if (!sd) {
5619                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5620                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5621                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5622                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5623
5624         } else while (sd) {
5625                 struct sched_group *group;
5626                 int weight;
5627
5628                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5629                         sd = sd->child;
5630                         continue;
5631                 }
5632
5633                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5634                 if (!group) {
5635                         sd = sd->child;
5636                         continue;
5637                 }
5638
5639                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5640                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5641                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5642                         sd = sd->child;
5643                         continue;
5644                 }
5645
5646                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5647                 cpu = new_cpu;
5648                 weight = sd->span_weight;
5649                 sd = NULL;
5650                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5651                         if (weight <= tmp->span_weight)
5652                                 break;
5653                         if (tmp->flags & sd_flag)
5654                                 sd = tmp;
5655                 }
5656                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5657         }
5658         rcu_read_unlock();
5659
5660         return new_cpu;
5661 }
5662
5663 /*
5664  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5665  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5666  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5667  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5668  */
5669 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5670 {
5671         /*
5672          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5673          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5674          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5675          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5676          * load sounds not bad.
5677          */
5678         remove_entity_load_avg(&p->se);
5679
5680         /* Tell new CPU we are migrated */
5681         p->se.avg.last_update_time = 0;
5682
5683         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5684         p->se.exec_start = 0;
5685 }
5686
5687 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5688 {
5689         remove_entity_load_avg(&p->se);
5690 }
5691 #endif /* CONFIG_SMP */
5692
5693 static unsigned long
5694 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5695 {
5696         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5697
5698         /*
5699          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5700          * to virtual-time in his units.
5701          *
5702          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5703          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5704          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5705          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5706          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5707          *
5708          * This is especially important for buddies when the leftmost
5709          * task is higher priority than the buddy.
5710          */
5711         return calc_delta_fair(gran, se);
5712 }
5713
5714 /*
5715  * Should 'se' preempt 'curr'.
5716  *
5717  *             |s1
5718  *        |s2
5719  *   |s3
5720  *         g
5721  *      |<--->|c
5722  *
5723  *  w(c, s1) = -1
5724  *  w(c, s2) =  0
5725  *  w(c, s3) =  1
5726  *
5727  */
5728 static int
5729 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5730 {
5731         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5732
5733         if (vdiff <= 0)
5734                 return -1;
5735
5736         gran = wakeup_gran(curr, se);
5737         if (vdiff > gran)
5738                 return 1;
5739
5740         return 0;
5741 }
5742
5743 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5744 {
5745         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5746                 return;
5747
5748         for_each_sched_entity(se)
5749                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5750 }
5751
5752 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5753 {
5754         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5755                 return;
5756
5757         for_each_sched_entity(se)
5758                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5759 }
5760
5761 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5762 {
5763         for_each_sched_entity(se)
5764                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5765 }
5766
5767 /*
5768  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5769  */
5770 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5771 {
5772         struct task_struct *curr = rq->curr;
5773         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5774         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5775         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5776         int next_buddy_marked = 0;
5777
5778         if (unlikely(se == pse))
5779                 return;
5780
5781         /*
5782          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5783          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5784          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5785          * next-buddy nomination below.
5786          */
5787         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5788                 return;
5789
5790         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5791                 set_next_buddy(pse);
5792                 next_buddy_marked = 1;
5793         }
5794
5795         /*
5796          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5797          * wake up path.
5798          *
5799          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5800          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5801          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5802          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5803          * below.
5804          */
5805         if (test_tsk_need_resched(curr))
5806                 return;
5807
5808         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5809         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5810             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5811                 goto preempt;
5812
5813         /*
5814          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5815          * is driven by the tick):
5816          */
5817         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5818                 return;
5819
5820         find_matching_se(&se, &pse);
5821         update_curr(cfs_rq_of(se));
5822         BUG_ON(!pse);
5823         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5824                 /*
5825                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5826                  * triggering this preemption.
5827                  */
5828                 if (!next_buddy_marked)
5829                         set_next_buddy(pse);
5830                 goto preempt;
5831         }
5832
5833         return;
5834
5835 preempt:
5836         resched_curr(rq);
5837         /*
5838          * Only set the backward buddy when the current task is still
5839          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5840          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5841          * point, either of which can * drop the rq lock.
5842          *
5843          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5844          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5845          */
5846         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5847                 return;
5848
5849         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5850                 set_last_buddy(se);
5851 }
5852
5853 static struct task_struct *
5854 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5855 {
5856         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5857         struct sched_entity *se;
5858         struct task_struct *p;
5859         int new_tasks;
5860
5861 again:
5862 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5863         if (!cfs_rq->nr_running)
5864                 goto idle;
5865
5866         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5867                 goto simple;
5868
5869         /*
5870          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5871          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5872          *
5873          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5874          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5875          */
5876
5877         do {
5878                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5879
5880                 /*
5881                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5882                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5883                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5884                  * forget we've ever seen it.
5885                  */
5886                 if (curr) {
5887                         if (curr->on_rq)
5888                                 update_curr(cfs_rq);
5889                         else
5890                                 curr = NULL;
5891
5892                         /*
5893                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5894                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5895                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5896                          * be correct.
5897                          */
5898                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5899                                 goto simple;
5900                 }
5901
5902                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5903                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5904         } while (cfs_rq);
5905
5906         p = task_of(se);
5907
5908         /*
5909          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5910          * is a different task than we started out with, try and touch the
5911          * least amount of cfs_rqs.
5912          */
5913         if (prev != p) {
5914                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5915
5916                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5917                         int se_depth = se->depth;
5918                         int pse_depth = pse->depth;
5919
5920                         if (se_depth <= pse_depth) {
5921                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5922                                 pse = parent_entity(pse);
5923                         }
5924                         if (se_depth >= pse_depth) {
5925                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5926                                 se = parent_entity(se);
5927                         }
5928                 }
5929
5930                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5931                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5932         }
5933
5934         if (hrtick_enabled(rq))
5935                 hrtick_start_fair(rq, p);
5936
5937         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5938
5939         return p;
5940 simple:
5941         cfs_rq = &rq->cfs;
5942 #endif
5943
5944         if (!cfs_rq->nr_running)
5945                 goto idle;
5946
5947         put_prev_task(rq, prev);
5948
5949         do {
5950                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5951                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5952                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5953         } while (cfs_rq);
5954
5955         p = task_of(se);
5956
5957         if (hrtick_enabled(rq))
5958                 hrtick_start_fair(rq, p);
5959
5960         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5961
5962         return p;
5963
5964 idle:
5965         rq->misfit_task = 0;
5966         /*
5967          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5968          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5969          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5970          * re-start the picking loop.
5971          */
5972         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5973         new_tasks = idle_balance(rq);
5974         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5975         /*
5976          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5977          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5978          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5979          */
5980         if (new_tasks < 0)
5981                 return RETRY_TASK;
5982
5983         if (new_tasks > 0)
5984                 goto again;
5985
5986         return NULL;
5987 }
5988
5989 /*
5990  * Account for a descheduled task:
5991  */
5992 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5993 {
5994         struct sched_entity *se = &prev->se;
5995         struct cfs_rq *cfs_rq;
5996
5997         for_each_sched_entity(se) {
5998                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5999                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6000         }
6001 }
6002
6003 /*
6004  * sched_yield() is very simple
6005  *
6006  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6007  */
6008 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6009 {
6010         struct task_struct *curr = rq->curr;
6011         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6012         struct sched_entity *se = &curr->se;
6013
6014         /*
6015          * Are we the only task in the tree?
6016          */
6017         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6018                 return;
6019
6020         clear_buddies(cfs_rq, se);
6021
6022         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6023                 update_rq_clock(rq);
6024                 /*
6025                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6026                  */
6027                 update_curr(cfs_rq);
6028                 /*
6029                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6030                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6031                  * and double the fastpath cost.
6032                  */
6033                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6034         }
6035
6036         set_skip_buddy(se);
6037 }
6038
6039 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6040 {
6041         struct sched_entity *se = &p->se;
6042
6043         /* throttled hierarchies are not runnable */
6044         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6045                 return false;
6046
6047         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6048         set_next_buddy(se);
6049
6050         yield_task_fair(rq);
6051
6052         return true;
6053 }
6054
6055 #ifdef CONFIG_SMP
6056 /**************************************************
6057  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6058  *
6059  * BASICS
6060  *
6061  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6062  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6063  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6064  *
6065  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6066  *
6067  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6068  * W_i,0 is defined as:
6069  *
6070  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6071  *
6072  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6073  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6074  *
6075  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6076  * weight:
6077  *
6078  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6079  *
6080  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6081  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6082  * can also include other factors [XXX].
6083  *
6084  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6085  * directly from (1):
6086  *
6087  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6088  *
6089  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6090  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6091  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6092  *
6093  * [XXX expand on:
6094  *     - infeasible weights;
6095  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6096  *
6097  *
6098  * SCHED DOMAINS
6099  *
6100  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6101  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6102  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6103  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6104  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6105  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6106  * the groups.
6107  *
6108  * This yields:
6109  *
6110  *     log_2 n     1     n
6111  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6112  *     i = 0      2^i   2^i
6113  *                               `- size of each group
6114  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6115  *         |         `- freq
6116  *         `- sum over all levels
6117  *
6118  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6119  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6120  *
6121  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6122  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6123  *
6124  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6125  *
6126  *             log_2 n     
6127  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6128  *             k = 0
6129  *
6130  * And you'll find that:
6131  *
6132  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6133  *
6134  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6135  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6136  * of:
6137  *
6138  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6139  *
6140  *
6141  * WORK CONSERVING
6142  *
6143  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6144  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6145  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6146  *
6147  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6148  * time.
6149  *
6150  * [XXX more?]
6151  *
6152  *
6153  * CGROUPS
6154  *
6155  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6156  *
6157  *                                s_k,i
6158  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6159  *                                 S_k
6160  *
6161  * Where
6162  *
6163  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6164  *
6165  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6166  *
6167  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6168  * property.
6169  *
6170  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6171  *      rewrite all of this once again.]
6172  */ 
6173
6174 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6175
6176 enum fbq_type { regular, remote, all };
6177
6178 enum group_type {
6179         group_other = 0,
6180         group_misfit_task,
6181         group_imbalanced,
6182         group_overloaded,
6183 };
6184
6185 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6186 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6187 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6188 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6189
6190 struct lb_env {
6191         struct sched_domain     *sd;
6192
6193         struct rq               *src_rq;
6194         int                     src_cpu;
6195
6196         int                     dst_cpu;
6197         struct rq               *dst_rq;
6198
6199         struct cpumask          *dst_grpmask;
6200         int                     new_dst_cpu;
6201         enum cpu_idle_type      idle;
6202         long                    imbalance;
6203         unsigned int            src_grp_nr_running;
6204         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6205         struct cpumask          *cpus;
6206
6207         unsigned int            flags;
6208
6209         unsigned int            loop;
6210         unsigned int            loop_break;
6211         unsigned int            loop_max;
6212
6213         enum fbq_type           fbq_type;
6214         enum group_type         busiest_group_type;
6215         struct list_head        tasks;
6216 };
6217
6218 /*
6219  * Is this task likely cache-hot:
6220  */
6221 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6222 {
6223         s64 delta;
6224
6225         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6226
6227         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6228                 return 0;
6229
6230         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6231                 return 0;
6232
6233         /*
6234          * Buddy candidates are cache hot:
6235          */
6236         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6237                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6238                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6239                 return 1;
6240
6241         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6242                 return 1;
6243         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6244                 return 0;
6245
6246         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6247
6248         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6249 }
6250
6251 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6252 /*
6253  * Returns 1, if task migration degrades locality
6254  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6255  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6256  */
6257 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6258 {
6259         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6260         unsigned long src_faults, dst_faults;
6261         int src_nid, dst_nid;
6262
6263         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6264                 return -1;
6265
6266         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6267                 return -1;
6268
6269         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6270         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6271
6272         if (src_nid == dst_nid)
6273                 return -1;
6274
6275         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6276         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6277                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6278                         return 1;
6279                 else
6280                         return -1;
6281         }
6282
6283         /* Encourage migration to the preferred node. */
6284         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6285                 return 0;
6286
6287         if (numa_group) {
6288                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6289                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6290         } else {
6291                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6292                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6293         }
6294
6295         return dst_faults < src_faults;
6296 }
6297
6298 #else
6299 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6300                                              struct lb_env *env)
6301 {
6302         return -1;
6303 }
6304 #endif
6305
6306 /*
6307  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6308  */
6309 static
6310 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6311 {
6312         int tsk_cache_hot;
6313
6314         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6315
6316         /*
6317          * We do not migrate tasks that are:
6318          * 1) throttled_lb_pair, or
6319          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6320          * 3) running (obviously), or
6321          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6322          */
6323         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6324                 return 0;
6325
6326         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6327                 int cpu;
6328
6329                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6330
6331                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6332
6333                 /*
6334                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6335                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6336                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6337                  *
6338                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6339                  * one in current iteration.
6340                  */
6341                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6342                         return 0;
6343
6344                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6345                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6346                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6347                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6348                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6349                                 break;
6350                         }
6351                 }
6352
6353                 return 0;
6354         }
6355
6356         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6357         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6358
6359         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6360                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6361                 return 0;
6362         }
6363
6364         /*
6365          * Aggressive migration if:
6366          * 1) destination numa is preferred
6367          * 2) task is cache cold, or
6368          * 3) too many balance attempts have failed.
6369          */
6370         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6371         if (tsk_cache_hot == -1)
6372                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6373
6374         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6375             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6376                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6377                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6378                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6379                 }
6380                 return 1;
6381         }
6382
6383         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6384         return 0;
6385 }
6386
6387 /*
6388  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6389  */
6390 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6391 {
6392         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6393
6394         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6395         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6396         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6397 }
6398
6399 /*
6400  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6401  * part of active balancing operations within "domain".
6402  *
6403  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6404  */
6405 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6406 {
6407         struct task_struct *p, *n;
6408
6409         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6410
6411         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6412                 if (!can_migrate_task(p, env))
6413                         continue;
6414
6415                 detach_task(p, env);
6416
6417                 /*
6418                  * Right now, this is only the second place where
6419                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6420                  * so we can safely collect stats here rather than
6421                  * inside detach_tasks().
6422                  */
6423                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6424                 return p;
6425         }
6426         return NULL;
6427 }
6428
6429 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6430
6431 /*
6432  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6433  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6434  *
6435  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6436  */
6437 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6438 {
6439         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6440         struct task_struct *p;
6441         unsigned long load;
6442         int detached = 0;
6443
6444         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6445
6446         if (env->imbalance <= 0)
6447                 return 0;
6448
6449         while (!list_empty(tasks)) {
6450                 /*
6451                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6452                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6453                  */
6454                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6455                         break;
6456
6457                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6458
6459                 env->loop++;
6460                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6461                 if (env->loop > env->loop_max)
6462                         break;
6463
6464                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6465                 if (env->loop > env->loop_break) {
6466                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6467                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6468                         break;
6469                 }
6470
6471                 if (!can_migrate_task(p, env))
6472                         goto next;
6473
6474                 load = task_h_load(p);
6475
6476                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6477                         goto next;
6478
6479                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6480                         goto next;
6481
6482                 detach_task(p, env);
6483                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6484
6485                 detached++;
6486                 env->imbalance -= load;
6487
6488 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6489                 /*
6490                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6491                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6492                  * the critical section.
6493                  */
6494                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6495                         break;
6496 #endif
6497
6498                 /*
6499                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6500                  * weighted load.
6501                  */
6502                 if (env->imbalance <= 0)
6503                         break;
6504
6505                 continue;
6506 next:
6507                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6508         }
6509
6510         /*
6511          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6512          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6513          * than inside detach_one_task().
6514          */
6515         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6516
6517         return detached;
6518 }
6519
6520 /*
6521  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6522  */
6523 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6524 {
6525         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6526
6527         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6528         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6529         activate_task(rq, p, 0);
6530         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6531 }
6532
6533 /*
6534  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6535  * its new rq.
6536  */
6537 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6538 {
6539         raw_spin_lock(&rq->lock);
6540         attach_task(rq, p);
6541         /*
6542          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6543          */
6544         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6545         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6546 }
6547
6548 /*
6549  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6550  * new rq.
6551  */
6552 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6553 {
6554         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6555         struct task_struct *p;
6556
6557         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6558
6559         while (!list_empty(tasks)) {
6560                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6561                 list_del_init(&p->se.group_node);
6562
6563                 attach_task(env->dst_rq, p);
6564         }
6565
6566         /*
6567          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6568          */
6569         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6570
6571         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6572 }
6573
6574 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6575 static void update_blocked_averages(int cpu)
6576 {
6577         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6578         struct cfs_rq *cfs_rq;
6579         unsigned long flags;
6580
6581         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6582         update_rq_clock(rq);
6583
6584         /*
6585          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6586          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6587          */
6588         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6589                 /* throttled entities do not contribute to load */
6590                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6591                         continue;
6592
6593                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6594                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6595         }
6596         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6597 }
6598
6599 /*
6600  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6601  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6602  * group is a fraction of its parents load.
6603  */
6604 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6605 {
6606         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6607         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6608         unsigned long now = jiffies;
6609         unsigned long load;
6610
6611         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6612                 return;
6613
6614         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6615         for_each_sched_entity(se) {
6616                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6617                 cfs_rq->h_load_next = se;
6618                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6619                         break;
6620         }
6621
6622         if (!se) {
6623                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6624                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6625         }
6626
6627         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6628                 load = cfs_rq->h_load;
6629                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6630                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6631                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6632                 cfs_rq->h_load = load;
6633                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6634         }
6635 }
6636
6637 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6638 {
6639         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6640
6641         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6642         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6643                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6644 }
6645 #else
6646 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6647 {
6648         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6649         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6650         unsigned long flags;
6651
6652         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6653         update_rq_clock(rq);
6654         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6655         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6656 }
6657
6658 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6659 {
6660         return p->se.avg.load_avg;
6661 }
6662 #endif
6663
6664 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6665
6666 /*
6667  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6668  */
6669 struct sg_lb_stats {
6670         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6671         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6672         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6673         unsigned long load_per_task;
6674         unsigned long group_capacity;
6675         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6676         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6677         unsigned int idle_cpus;
6678         unsigned int group_weight;
6679         enum group_type group_type;
6680         int group_no_capacity;
6681         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6682 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6683         unsigned int nr_numa_running;
6684         unsigned int nr_preferred_running;
6685 #endif
6686 };
6687
6688 /*
6689  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6690  *               during load balancing.
6691  */
6692 struct sd_lb_stats {
6693         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6694         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6695         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6696         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6697         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6698
6699         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6700         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6701 };
6702
6703 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6704 {
6705         /*
6706          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6707          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6708          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6709          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6710          */
6711         *sds = (struct sd_lb_stats){
6712                 .busiest = NULL,
6713                 .local = NULL,
6714                 .total_load = 0UL,
6715                 .total_capacity = 0UL,
6716                 .busiest_stat = {
6717                         .avg_load = 0UL,
6718                         .sum_nr_running = 0,
6719                         .group_type = group_other,
6720                 },
6721         };
6722 }
6723
6724 /**
6725  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6726  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6727  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6728  *
6729  * Return: The load index.
6730  */
6731 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6732                                         enum cpu_idle_type idle)
6733 {
6734         int load_idx;
6735
6736         switch (idle) {
6737         case CPU_NOT_IDLE:
6738                 load_idx = sd->busy_idx;
6739                 break;
6740
6741         case CPU_NEWLY_IDLE:
6742                 load_idx = sd->newidle_idx;
6743                 break;
6744         default:
6745                 load_idx = sd->idle_idx;
6746                 break;
6747         }
6748
6749         return load_idx;
6750 }
6751
6752 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6753 {
6754         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6755         u64 total, used, age_stamp, avg;
6756         s64 delta;
6757
6758         /*
6759          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6760          * we read them once before doing sanity checks on them.
6761          */
6762         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6763         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6764         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6765
6766         if (unlikely(delta < 0))
6767                 delta = 0;
6768
6769         total = sched_avg_period() + delta;
6770
6771         used = div_u64(avg, total);
6772
6773         /*
6774          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6775          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6776          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6777          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6778          */
6779         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6780
6781         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6782                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6783
6784         return 1;
6785 }
6786
6787 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6788 {
6789         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6790         mcc->val = 0;
6791         mcc->cpu = -1;
6792 }
6793
6794 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6795 {
6796         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6797         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6798         struct max_cpu_capacity *mcc;
6799         unsigned long max_capacity;
6800         int max_cap_cpu;
6801         unsigned long flags;
6802
6803         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6804
6805         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6806
6807         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6808         max_capacity = mcc->val;
6809         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6810
6811         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6812             (max_capacity < capacity)) {
6813                 mcc->val = capacity;
6814                 mcc->cpu = cpu;
6815 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6816                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6817                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6818                 goto skip_unlock;
6819 #endif
6820         }
6821         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6822
6823 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6824         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6825         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6826
6827         if (!capacity)
6828                 capacity = 1;
6829
6830         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6831         sdg->sgc->capacity = capacity;
6832         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6833 }
6834
6835 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6836 {
6837         struct sched_domain *child = sd->child;
6838         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6839         unsigned long capacity, max_capacity;
6840         unsigned long interval;
6841
6842         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6843         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6844         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6845
6846         if (!child) {
6847                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6848                 return;
6849         }
6850
6851         capacity = 0;
6852         max_capacity = 0;
6853
6854         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6855                 /*
6856                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6857                  * span the current group.
6858                  */
6859
6860                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6861                         struct sched_group_capacity *sgc;
6862                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6863
6864                         /*
6865                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6866                          * gets here before we've attached the domains to the
6867                          * runqueues.
6868                          *
6869                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6870                          * in update_cpu_capacity().
6871                          *
6872                          * This avoids capacity from being 0 and
6873                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6874                          */
6875                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6876                                 capacity += capacity_of(cpu);
6877                         } else {
6878                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6879                                 capacity += sgc->capacity;
6880                         }
6881
6882                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6883                 }
6884         } else  {
6885                 /*
6886                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6887                  * span the current group.
6888                  */ 
6889
6890                 group = child->groups;
6891                 do {
6892                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6893
6894                         capacity += sgc->capacity;
6895                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6896                         group = group->next;
6897                 } while (group != child->groups);
6898         }
6899
6900         sdg->sgc->capacity = capacity;
6901         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6902 }
6903
6904 /*
6905  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6906  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6907  * Return true is the capacity is reduced
6908  */
6909 static inline int
6910 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6911 {
6912         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6913                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6914 }
6915
6916 /*
6917  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6918  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6919  *
6920  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6921  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6922  * Something like:
6923  *
6924  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6925  *              *     * * *
6926  *
6927  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6928  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6929  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6930  *
6931  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6932  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6933  * moving tasks due to affinity constraints.
6934  *
6935  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6936  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6937  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6938  * to create an effective group imbalance.
6939  *
6940  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6941  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6942  * subtle and fragile situation.
6943  */
6944
6945 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6946 {
6947         return group->sgc->imbalance;
6948 }
6949
6950 /*
6951  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6952  * be used by some tasks.
6953  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6954  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6955  * available capacity for CFS tasks.
6956  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6957  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6958  * capacity in meaningful for the load balancer.
6959  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6960  * any benefit for the load balance.
6961  */
6962 static inline bool
6963 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6964 {
6965         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6966                 return true;
6967
6968         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6969                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6970                 return true;
6971
6972         return false;
6973 }
6974
6975 /*
6976  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6977  *  handle.
6978  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6979  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6980  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6981  *  false.
6982  */
6983 static inline bool
6984 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6985 {
6986         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6987                 return false;
6988
6989         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6990                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6991                 return true;
6992
6993         return false;
6994 }
6995
6996
6997 /*
6998  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
6999  * per-cpu capacity than sched_group ref.
7000  */
7001 static inline bool
7002 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7003 {
7004         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
7005                                                         ref->sgc->max_capacity;
7006 }
7007
7008 static inline enum
7009 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7010                           struct sg_lb_stats *sgs)
7011 {
7012         if (sgs->group_no_capacity)
7013                 return group_overloaded;
7014
7015         if (sg_imbalanced(group))
7016                 return group_imbalanced;
7017
7018         if (sgs->group_misfit_task)
7019                 return group_misfit_task;
7020
7021         return group_other;
7022 }
7023
7024 /**
7025  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7026  * @env: The load balancing environment.
7027  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7028  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7029  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7030  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7031  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7032  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7033  */
7034 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7035                         struct sched_group *group, int load_idx,
7036                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7037                         bool *overload, bool *overutilized)
7038 {
7039         unsigned long load;
7040         int i;
7041
7042         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7043
7044         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7045                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7046
7047                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7048                 if (local_group)
7049                         load = target_load(i, load_idx);
7050                 else
7051                         load = source_load(i, load_idx);
7052
7053                 sgs->group_load += load;
7054                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7055                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7056
7057                 if (rq->nr_running > 1)
7058                         *overload = true;
7059
7060 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7061                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7062                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7063 #endif
7064                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7065                 if (idle_cpu(i))
7066                         sgs->idle_cpus++;
7067
7068                 if (cpu_overutilized(i)) {
7069                         *overutilized = true;
7070                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7071                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7072                 }
7073         }
7074
7075         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7076         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7077         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7078
7079         if (sgs->sum_nr_running)
7080                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7081
7082         sgs->group_weight = group->group_weight;
7083
7084         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7085         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7086 }
7087
7088 /**
7089  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7090  * @env: The load balancing environment.
7091  * @sds: sched_domain statistics
7092  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7093  * @sgs: sched_group statistics
7094  *
7095  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7096  * busiest group.
7097  *
7098  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7099  * busiest group. %false otherwise.
7100  */
7101 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7102                                    struct sd_lb_stats *sds,
7103                                    struct sched_group *sg,
7104                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7105 {
7106         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7107
7108         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7109                 return true;
7110
7111         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7112                 return false;
7113
7114         /*
7115          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7116          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7117          */
7118         if (sgs->group_type == group_other &&
7119             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7120                 return false;
7121
7122         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7123                 return false;
7124
7125         /*
7126          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7127          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7128          */
7129         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7130             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7131                 return false;
7132
7133         /* This is the busiest node in its class. */
7134         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7135                 return true;
7136
7137         /*
7138          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7139          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7140          * higher than ourself as busy.
7141          */
7142         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7143                 if (!sds->busiest)
7144                         return true;
7145
7146                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7147                         return true;
7148         }
7149
7150         return false;
7151 }
7152
7153 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7154 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7155 {
7156         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7157                 return regular;
7158         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7159                 return remote;
7160         return all;
7161 }
7162
7163 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7164 {
7165         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7166                 return regular;
7167         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7168                 return remote;
7169         return all;
7170 }
7171 #else
7172 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7173 {
7174         return all;
7175 }
7176
7177 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7178 {
7179         return regular;
7180 }
7181 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7182
7183 /**
7184  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7185  * @env: The load balancing environment.
7186  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7187  */
7188 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7189 {
7190         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7191         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7192         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7193         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7194         bool overload = false, overutilized = false;
7195
7196         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7197                 prefer_sibling = 1;
7198
7199         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7200
7201         do {
7202                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7203                 int local_group;
7204
7205                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7206                 if (local_group) {
7207                         sds->local = sg;
7208                         sgs = &sds->local_stat;
7209
7210                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7211                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7212                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7213                 }
7214
7215                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7216                                                 &overload, &overutilized);
7217
7218                 if (local_group)
7219                         goto next_group;
7220
7221                 /*
7222                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7223                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7224                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7225                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7226                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7227                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7228                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7229                  * the tasks on the system).
7230                  */
7231                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7232                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7233                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7234                         sgs->group_no_capacity = 1;
7235                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7236                 }
7237
7238                 /*
7239                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7240                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7241                  */
7242                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7243                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7244                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7245                         sgs->group_type = group_other;
7246
7247                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7248                         sds->busiest = sg;
7249                         sds->busiest_stat = *sgs;
7250                 }
7251
7252 next_group:
7253                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7254                 sds->total_load += sgs->group_load;
7255                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7256
7257                 sg = sg->next;
7258         } while (sg != env->sd->groups);
7259
7260         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7261                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7262
7263         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7264
7265         if (!env->sd->parent) {
7266                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7267                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7268                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7269
7270                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7271                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7272                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7273         } else {
7274                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7275                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7276         }
7277 }
7278
7279 /**
7280  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7281  *                      sched doman.
7282  *
7283  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7284  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7285  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7286  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7287  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7288  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7289  *
7290  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7291  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7292  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7293  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7294  * number.
7295  *
7296  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7297  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7298  *
7299  * @env: The load balancing environment.
7300  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7301  */
7302 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7303 {
7304         int busiest_cpu;
7305
7306         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7307                 return 0;
7308
7309         if (!sds->busiest)
7310                 return 0;
7311
7312         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7313         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7314                 return 0;
7315
7316         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7317                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7318                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7319
7320         return 1;
7321 }
7322
7323 /**
7324  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7325  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7326  *                      load balancing.
7327  * @env: The load balancing environment.
7328  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7329  */
7330 static inline
7331 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7332 {
7333         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7334         unsigned int imbn = 2;
7335         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7336         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7337
7338         local = &sds->local_stat;
7339         busiest = &sds->busiest_stat;
7340
7341         if (!local->sum_nr_running)
7342                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7343         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7344                 imbn = 1;
7345
7346         scaled_busy_load_per_task =
7347                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7348                 busiest->group_capacity;
7349
7350         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7351             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7352                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7353                 return;
7354         }
7355
7356         /*
7357          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7358          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7359          * moving them.
7360          */
7361
7362         capa_now += busiest->group_capacity *
7363                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7364         capa_now += local->group_capacity *
7365                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7366         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7367
7368         /* Amount of load we'd subtract */
7369         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7370                 capa_move += busiest->group_capacity *
7371                             min(busiest->load_per_task,
7372                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7373         }
7374
7375         /* Amount of load we'd add */
7376         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7377             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7378                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7379                       local->group_capacity;
7380         } else {
7381                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7382                       local->group_capacity;
7383         }
7384         capa_move += local->group_capacity *
7385                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7386         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7387
7388         /* Move if we gain throughput */
7389         if (capa_move > capa_now)
7390                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7391 }
7392
7393 /**
7394  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7395  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7396  * @env: load balance environment
7397  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7398  */
7399 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7400 {
7401         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7402         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7403
7404         local = &sds->local_stat;
7405         busiest = &sds->busiest_stat;
7406
7407         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7408                 /*
7409                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7410                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7411                  */
7412                 busiest->load_per_task =
7413                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7414         }
7415
7416         /*
7417          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7418          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7419          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7420          */
7421         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7422             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7423                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7424                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7425                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7426                         return;
7427                 }
7428
7429                 /*
7430                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7431                  * cycles to maximize throughput
7432                  */
7433                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7434                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7435                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7436                         return;
7437                 }
7438
7439                 env->imbalance = 0;
7440                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7441         }
7442
7443         /*
7444          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7445          */
7446         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7447             local->group_type   == group_overloaded) {
7448                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7449                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7450                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7451                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7452                 else
7453                         load_above_capacity = ~0UL;
7454         }
7455
7456         /*
7457          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7458          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7459          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7460          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7461          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7462          * for the minimum possible imbalance.
7463          */
7464         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7465
7466         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7467         env->imbalance = min(
7468                 max_pull * busiest->group_capacity,
7469                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7470         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7471
7472         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7473         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7474                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7475                                      busiest->group_misfit_task);
7476
7477         /*
7478          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7479          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7480          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7481          * moved
7482          */
7483         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7484                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7485 }
7486
7487 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7488
7489 /**
7490  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7491  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7492  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7493  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7494  * such a group exists.
7495  *
7496  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7497  * to restore balance.
7498  *
7499  * @env: The load balancing environment.
7500  *
7501  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7502  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7503  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7504  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7505  */
7506 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7507 {
7508         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7509         struct sd_lb_stats sds;
7510
7511         init_sd_lb_stats(&sds);
7512
7513         /*
7514          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7515          * this level.
7516          */
7517         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7518
7519         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7520                 goto out_balanced;
7521
7522         local = &sds.local_stat;
7523         busiest = &sds.busiest_stat;
7524
7525         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7526         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7527             check_asym_packing(env, &sds))
7528                 return sds.busiest;
7529
7530         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7531         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7532                 goto out_balanced;
7533
7534         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7535                                                 / sds.total_capacity;
7536
7537         /*
7538          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7539          * work because they assume all things are equal, which typically
7540          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7541          */
7542         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7543                 goto force_balance;
7544
7545         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7546         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7547             busiest->group_no_capacity)
7548                 goto force_balance;
7549
7550         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7551         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7552                 goto force_balance;
7553         }
7554
7555         /*
7556          * If the local group is busier than the selected busiest group
7557          * don't try and pull any tasks.
7558          */
7559         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7560                 goto out_balanced;
7561
7562         /*
7563          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7564          * average load.
7565          */
7566         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7567                 goto out_balanced;
7568
7569         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7570                 /*
7571                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7572                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7573                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7574                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7575                  * might end up to just move the imbalance on another group
7576                  */
7577                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7578                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7579                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7580                         goto out_balanced;
7581         } else {
7582                 /*
7583                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7584                  * imbalance_pct to be conservative.
7585                  */
7586                 if (100 * busiest->avg_load <=
7587                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7588                         goto out_balanced;
7589         }
7590
7591 force_balance:
7592         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7593         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7594         calculate_imbalance(env, &sds);
7595         return sds.busiest;
7596
7597 out_balanced:
7598         env->imbalance = 0;
7599         return NULL;
7600 }
7601
7602 /*
7603  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7604  */
7605 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7606                                      struct sched_group *group)
7607 {
7608         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7609         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7610         int i;
7611
7612         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7613                 unsigned long capacity, wl;
7614                 enum fbq_type rt;
7615
7616                 rq = cpu_rq(i);
7617                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7618
7619                 /*
7620                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7621                  *  - regular: there are !numa tasks
7622                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7623                  *  - all:     there is no distinction
7624                  *
7625                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7626                  * ignore those when there's better options.
7627                  *
7628                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7629                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7630                  * queue by moving tasks around inside the node.
7631                  *
7632                  * If we cannot move enough load due to this classification
7633                  * the next pass will adjust the group classification and
7634                  * allow migration of more tasks.
7635                  *
7636                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7637                  */
7638                 if (rt > env->fbq_type)
7639                         continue;
7640
7641                 capacity = capacity_of(i);
7642
7643                 wl = weighted_cpuload(i);
7644
7645                 /*
7646                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7647                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7648                  */
7649
7650                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7651                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7652                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7653                         continue;
7654
7655                 /*
7656                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7657                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7658                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7659                  * potentially running at a lower capacity.
7660                  *
7661                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7662                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7663                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7664                  * our previous maximum.
7665                  */
7666                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7667                         busiest_load = wl;
7668                         busiest_capacity = capacity;
7669                         busiest = rq;
7670                 }
7671         }
7672
7673         return busiest;
7674 }
7675
7676 /*
7677  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7678  * so long as it is large enough.
7679  */
7680 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7681
7682 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7683 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7684
7685 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7686 {
7687         struct sched_domain *sd = env->sd;
7688
7689         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7690
7691                 /*
7692                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7693                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7694                  * lowest numbered CPUs.
7695                  */
7696                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7697                         return 1;
7698         }
7699
7700         /*
7701          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7702          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7703          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7704          * available on dst_cpu.
7705          */
7706         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7707             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7708                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7709                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7710                         return 1;
7711         }
7712
7713         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7714                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7715                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7716                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7717                         return 1;
7718         }
7719
7720         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7721 }
7722
7723 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7724
7725 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7726 {
7727         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7728         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7729         int cpu, balance_cpu = -1;
7730
7731         /*
7732          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7733          * to do the newly idle load balance.
7734          */
7735         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7736                 return 1;
7737
7738         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7739         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7740         /* Try to find first idle cpu */
7741         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7742                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7743                         continue;
7744
7745                 balance_cpu = cpu;
7746                 break;
7747         }
7748
7749         if (balance_cpu == -1)
7750                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7751
7752         /*
7753          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7754          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7755          */
7756         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7757 }
7758
7759 /*
7760  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7761  * tasks if there is an imbalance.
7762  */
7763 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7764                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7765                         int *continue_balancing)
7766 {
7767         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7768         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7769         struct sched_group *group;
7770         struct rq *busiest;
7771         unsigned long flags;
7772         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7773
7774         struct lb_env env = {
7775                 .sd             = sd,
7776                 .dst_cpu        = this_cpu,
7777                 .dst_rq         = this_rq,
7778                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7779                 .idle           = idle,
7780                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7781                 .cpus           = cpus,
7782                 .fbq_type       = all,
7783                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7784         };
7785
7786         /*
7787          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7788          * other cpus in our group
7789          */
7790         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7791                 env.dst_grpmask = NULL;
7792
7793         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7794
7795         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7796
7797 redo:
7798         if (!should_we_balance(&env)) {
7799                 *continue_balancing = 0;
7800                 goto out_balanced;
7801         }
7802
7803         group = find_busiest_group(&env);
7804         if (!group) {
7805                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7806                 goto out_balanced;
7807         }
7808
7809         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7810         if (!busiest) {
7811                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7812                 goto out_balanced;
7813         }
7814
7815         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7816
7817         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7818
7819         env.src_cpu = busiest->cpu;
7820         env.src_rq = busiest;
7821
7822         ld_moved = 0;
7823         if (busiest->nr_running > 1) {
7824                 /*
7825                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7826                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7827                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7828                  * correctly treated as an imbalance.
7829                  */
7830                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7831                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7832
7833 more_balance:
7834                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7835
7836                 /*
7837                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7838                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7839                  */
7840                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7841                 /*
7842                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7843                  */
7844                 if (cur_ld_moved)
7845                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7846
7847                 /*
7848                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7849                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7850                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7851                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7852                  * See task_rq_lock() family for the details.
7853                  */
7854
7855                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7856
7857                 if (cur_ld_moved) {
7858                         attach_tasks(&env);
7859                         ld_moved += cur_ld_moved;
7860                 }
7861
7862                 local_irq_restore(flags);
7863
7864                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7865                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7866                         goto more_balance;
7867                 }
7868
7869                 /*
7870                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7871                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7872                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7873                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7874                  * sched_group.
7875                  *
7876                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7877                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7878                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7879                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7880                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7881                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7882                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7883                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7884                  * This however should not happen so much in practice and
7885                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7886                  * excess load moved.
7887                  */
7888                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7889
7890                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7891                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7892
7893                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7894                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7895                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7896                         env.loop         = 0;
7897                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7898
7899                         /*
7900                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7901                          * need to continue with same src_cpu.
7902                          */
7903                         goto more_balance;
7904                 }
7905
7906                 /*
7907                  * We failed to reach balance because of affinity.
7908                  */
7909                 if (sd_parent) {
7910                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7911
7912                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7913                                 *group_imbalance = 1;
7914                 }
7915
7916                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7917                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7918                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7919                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7920                                 env.loop = 0;
7921                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7922                                 goto redo;
7923                         }
7924                         goto out_all_pinned;
7925                 }
7926         }
7927
7928         if (!ld_moved) {
7929                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7930                 /*
7931                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7932                  * We do not want newidle balance, which can be very
7933                  * frequent, pollute the failure counter causing
7934                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7935                  */
7936                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7937                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7938                                 sd->nr_balance_failed++;
7939
7940                 if (need_active_balance(&env)) {
7941                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7942
7943                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7944                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7945                          * moved to this_cpu
7946                          */
7947                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7948                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7949                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7950                                                             flags);
7951                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7952                                 goto out_one_pinned;
7953                         }
7954
7955                         /*
7956                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7957                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7958                          * only after active load balance is finished.
7959                          */
7960                         if (!busiest->active_balance) {
7961                                 busiest->active_balance = 1;
7962                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7963                                 active_balance = 1;
7964                         }
7965                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7966
7967                         if (active_balance) {
7968                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7969                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7970                                         &busiest->active_balance_work);
7971                         }
7972
7973                         /*
7974                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7975                          * counter.
7976                          */
7977                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7978                 }
7979         } else
7980                 sd->nr_balance_failed = 0;
7981
7982         if (likely(!active_balance)) {
7983                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7984                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7985         } else {
7986                 /*
7987                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7988                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7989                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7990                  * detach_tasks).
7991                  */
7992                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7993                         sd->balance_interval *= 2;
7994         }
7995
7996         goto out;
7997
7998 out_balanced:
7999         /*
8000          * We reach balance although we may have faced some affinity
8001          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8002          */
8003         if (sd_parent) {
8004                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8005
8006                 if (*group_imbalance)
8007                         *group_imbalance = 0;
8008         }
8009
8010 out_all_pinned:
8011         /*
8012          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8013          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8014          * can try to migrate them.
8015          */
8016         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
8017
8018         sd->nr_balance_failed = 0;
8019
8020 out_one_pinned:
8021         /* tune up the balancing interval */
8022         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8023                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8024                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8025                 sd->balance_interval *= 2;
8026
8027         ld_moved = 0;
8028 out:
8029         return ld_moved;
8030 }
8031
8032 static inline unsigned long
8033 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8034 {
8035         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8036
8037         if (cpu_busy)
8038                 interval *= sd->busy_factor;
8039
8040         /* scale ms to jiffies */
8041         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8042         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8043
8044         return interval;
8045 }
8046
8047 static inline void
8048 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8049 {
8050         unsigned long interval, next;
8051
8052         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8053         next = sd->last_balance + interval;
8054
8055         if (time_after(*next_balance, next))
8056                 *next_balance = next;
8057 }
8058
8059 /*
8060  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8061  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8062  */
8063 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8064 {
8065         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8066         int this_cpu = this_rq->cpu;
8067         struct sched_domain *sd;
8068         int pulled_task = 0;
8069         u64 curr_cost = 0;
8070
8071         idle_enter_fair(this_rq);
8072
8073         /*
8074          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8075          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8076          */
8077         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8078
8079         if (!energy_aware() &&
8080             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8081              !this_rq->rd->overload)) {
8082                 rcu_read_lock();
8083                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8084                 if (sd)
8085                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8086                 rcu_read_unlock();
8087
8088                 goto out;
8089         }
8090
8091         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8092
8093         update_blocked_averages(this_cpu);
8094         rcu_read_lock();
8095         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8096                 int continue_balancing = 1;
8097                 u64 t0, domain_cost;
8098
8099                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8100                         continue;
8101
8102                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8103                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8104                         break;
8105                 }
8106
8107                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8108                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8109
8110                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8111                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8112                                                    &continue_balancing);
8113
8114                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8115                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8116                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8117
8118                         curr_cost += domain_cost;
8119                 }
8120
8121                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8122
8123                 /*
8124                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8125                  * now runnable tasks on this rq.
8126                  */
8127                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8128                         break;
8129         }
8130         rcu_read_unlock();
8131
8132         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8133
8134         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8135                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8136
8137         /*
8138          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8139          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8140          * pretend we pulled a task.
8141          */
8142         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8143                 pulled_task = 1;
8144
8145 out:
8146         /* Move the next balance forward */
8147         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8148                 this_rq->next_balance = next_balance;
8149
8150         /* Is there a task of a high priority class? */
8151         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8152                 pulled_task = -1;
8153
8154         if (pulled_task) {
8155                 idle_exit_fair(this_rq);
8156                 this_rq->idle_stamp = 0;
8157         }
8158
8159         return pulled_task;
8160 }
8161
8162 /*
8163  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8164  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8165  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8166  * avoids physical / logical imbalances.
8167  */
8168 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8169 {
8170         struct rq *busiest_rq = data;
8171         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8172         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8173         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8174         struct sched_domain *sd;
8175         struct task_struct *p = NULL;
8176
8177         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8178
8179         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8180         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8181                      !busiest_rq->active_balance))
8182                 goto out_unlock;
8183
8184         /* Is there any task to move? */
8185         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8186                 goto out_unlock;
8187
8188         /*
8189          * This condition is "impossible", if it occurs
8190          * we need to fix it. Originally reported by
8191          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8192          */
8193         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8194
8195         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8196         rcu_read_lock();
8197         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8198                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8199                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8200                                 break;
8201         }
8202
8203         if (likely(sd)) {
8204                 struct lb_env env = {
8205                         .sd             = sd,
8206                         .dst_cpu        = target_cpu,
8207                         .dst_rq         = target_rq,
8208                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8209                         .src_rq         = busiest_rq,
8210                         .idle           = CPU_IDLE,
8211                 };
8212
8213                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8214
8215                 p = detach_one_task(&env);
8216                 if (p) {
8217                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8218                         /*
8219                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8220                          */
8221                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8222                 }
8223                 else
8224                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8225         }
8226         rcu_read_unlock();
8227 out_unlock:
8228         busiest_rq->active_balance = 0;
8229         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8230
8231         if (p)
8232                 attach_one_task(target_rq, p);
8233
8234         local_irq_enable();
8235
8236         return 0;
8237 }
8238
8239 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8240 {
8241         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8242 }
8243
8244 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8245 /*
8246  * idle load balancing details
8247  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8248  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8249  *   load balancing for all the idle CPUs.
8250  */
8251 static struct {
8252         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8253         atomic_t nr_cpus;
8254         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8255 } nohz ____cacheline_aligned;
8256
8257 static inline int find_new_ilb(void)
8258 {
8259         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8260
8261         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8262                 return ilb;
8263
8264         return nr_cpu_ids;
8265 }
8266
8267 /*
8268  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8269  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8270  * CPU (if there is one).
8271  */
8272 static void nohz_balancer_kick(void)
8273 {
8274         int ilb_cpu;
8275
8276         nohz.next_balance++;
8277
8278         ilb_cpu = find_new_ilb();
8279
8280         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8281                 return;
8282
8283         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8284                 return;
8285         /*
8286          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8287          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8288          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8289          * will be run before returning from the IPI.
8290          */
8291         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8292         return;
8293 }
8294
8295 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8296 {
8297         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8298                 /*
8299                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8300                  */
8301                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8302                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8303                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8304                 }
8305                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8306         }
8307 }
8308
8309 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8310 {
8311         struct sched_domain *sd;
8312         int cpu = smp_processor_id();
8313
8314         rcu_read_lock();
8315         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8316
8317         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8318                 goto unlock;
8319         sd->nohz_idle = 0;
8320
8321         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8322 unlock:
8323         rcu_read_unlock();
8324 }
8325
8326 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8327 {
8328         struct sched_domain *sd;
8329         int cpu = smp_processor_id();
8330
8331         rcu_read_lock();
8332         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8333
8334         if (!sd || sd->nohz_idle)
8335                 goto unlock;
8336         sd->nohz_idle = 1;
8337
8338         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8339 unlock:
8340         rcu_read_unlock();
8341 }
8342
8343 /*
8344  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8345  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8346  */
8347 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8348 {
8349         /*
8350          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8351          */
8352         if (!cpu_active(cpu))
8353                 return;
8354
8355         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8356                 return;
8357
8358         /*
8359          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8360          */
8361         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8362                 return;
8363
8364         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8365         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8366         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8367 }
8368
8369 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8370                                         unsigned long action, void *hcpu)
8371 {
8372         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8373         case CPU_DYING:
8374                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8375                 return NOTIFY_OK;
8376         default:
8377                 return NOTIFY_DONE;
8378         }
8379 }
8380 #endif
8381
8382 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8383
8384 /*
8385  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8386  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8387  */
8388 void update_max_interval(void)
8389 {
8390         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8391 }
8392
8393 /*
8394  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8395  * and initiates a balancing operation if so.
8396  *
8397  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8398  */
8399 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8400 {
8401         int continue_balancing = 1;
8402         int cpu = rq->cpu;
8403         unsigned long interval;
8404         struct sched_domain *sd;
8405         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8406         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8407         int update_next_balance = 0;
8408         int need_serialize, need_decay = 0;
8409         u64 max_cost = 0;
8410
8411         update_blocked_averages(cpu);
8412
8413         rcu_read_lock();
8414         for_each_domain(cpu, sd) {
8415                 /*
8416                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8417                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8418                  */
8419                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8420                         sd->max_newidle_lb_cost =
8421                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8422                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8423                         need_decay = 1;
8424                 }
8425                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8426
8427                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8428                         continue;
8429
8430                 /*
8431                  * Stop the load balance at this level. There is another
8432                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8433                  * actively.
8434                  */
8435                 if (!continue_balancing) {
8436                         if (need_decay)
8437                                 continue;
8438                         break;
8439                 }
8440
8441                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8442
8443                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8444                 if (need_serialize) {
8445                         if (!spin_trylock(&balancing))
8446                                 goto out;
8447                 }
8448
8449                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8450                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8451                                 /*
8452                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8453                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8454                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8455                                  */
8456                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8457                         }
8458                         sd->last_balance = jiffies;
8459                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8460                 }
8461                 if (need_serialize)
8462                         spin_unlock(&balancing);
8463 out:
8464                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8465                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8466                         update_next_balance = 1;
8467                 }
8468         }
8469         if (need_decay) {
8470                 /*
8471                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8472                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8473                  */
8474                 rq->max_idle_balance_cost =
8475                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8476         }
8477         rcu_read_unlock();
8478
8479         /*
8480          * next_balance will be updated only when there is a need.
8481          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8482          * updated.
8483          */
8484         if (likely(update_next_balance)) {
8485                 rq->next_balance = next_balance;
8486
8487 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8488                 /*
8489                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8490                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8491                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8492                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8493                  * balance for itself and we need to update the
8494                  * nohz.next_balance accordingly.
8495                  */
8496                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8497                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8498 #endif
8499         }
8500 }
8501
8502 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8503 /*
8504  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8505  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8506  */
8507 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8508 {
8509         int this_cpu = this_rq->cpu;
8510         struct rq *rq;
8511         int balance_cpu;
8512         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8513         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8514         int update_next_balance = 0;
8515
8516         if (idle != CPU_IDLE ||
8517             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8518                 goto end;
8519
8520         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8521                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8522                         continue;
8523
8524                 /*
8525                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8526                  * work being done for other cpus. Next load
8527                  * balancing owner will pick it up.
8528                  */
8529                 if (need_resched())
8530                         break;
8531
8532                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8533
8534                 /*
8535                  * If time for next balance is due,
8536                  * do the balance.
8537                  */
8538                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8539                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8540                         update_rq_clock(rq);
8541                         update_idle_cpu_load(rq);
8542                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8543                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8544                 }
8545
8546                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8547                         next_balance = rq->next_balance;
8548                         update_next_balance = 1;
8549                 }
8550         }
8551
8552         /*
8553          * next_balance will be updated only when there is a need.
8554          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8555          * updated.
8556          */
8557         if (likely(update_next_balance))
8558                 nohz.next_balance = next_balance;
8559 end:
8560         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8561 }
8562
8563 /*
8564  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8565  * of an idle cpu in the system.
8566  *   - This rq has more than one task.
8567  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8568  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8569  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8570  *     multiple busy cpu.
8571  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8572  *     domain span are idle.
8573  */
8574 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8575 {
8576         unsigned long now = jiffies;
8577         struct sched_domain *sd;
8578         struct sched_group_capacity *sgc;
8579         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8580         bool kick = false;
8581
8582         if (unlikely(rq->idle_balance))
8583                 return false;
8584
8585        /*
8586         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8587         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8588         */
8589         set_cpu_sd_state_busy();
8590         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8591
8592         /*
8593          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8594          * balancing.
8595          */
8596         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8597                 return false;
8598
8599         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8600                 return false;
8601
8602         if (rq->nr_running >= 2 &&
8603             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8604                 return true;
8605
8606         rcu_read_lock();
8607         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8608         if (sd && !energy_aware()) {
8609                 sgc = sd->groups->sgc;
8610                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8611
8612                 if (nr_busy > 1) {
8613                         kick = true;
8614                         goto unlock;
8615                 }
8616
8617         }
8618
8619         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8620         if (sd) {
8621                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8622                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8623                         kick = true;
8624                         goto unlock;
8625                 }
8626         }
8627
8628         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8629         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8630                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8631                 kick = true;
8632                 goto unlock;
8633         }
8634
8635 unlock:
8636         rcu_read_unlock();
8637         return kick;
8638 }
8639 #else
8640 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8641 #endif
8642
8643 /*
8644  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8645  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8646  */
8647 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8648 {
8649         struct rq *this_rq = this_rq();
8650         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8651                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8652
8653         /*
8654          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8655          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8656          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8657          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8658          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8659          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8660          */
8661         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8662         rebalance_domains(this_rq, idle);
8663 }
8664
8665 /*
8666  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8667  */
8668 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8669 {
8670         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8671         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8672                 return;
8673
8674         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8675                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8676 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8677         if (nohz_kick_needed(rq))
8678                 nohz_balancer_kick();
8679 #endif
8680 }
8681
8682 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8683 {
8684         update_sysctl();
8685
8686         update_runtime_enabled(rq);
8687 }
8688
8689 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8690 {
8691         update_sysctl();
8692
8693         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8694         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8695 }
8696
8697 #endif /* CONFIG_SMP */
8698
8699 /*
8700  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8701  */
8702 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8703 {
8704         struct cfs_rq *cfs_rq;
8705         struct sched_entity *se = &curr->se;
8706
8707         for_each_sched_entity(se) {
8708                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8709                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8710         }
8711
8712         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8713                 task_tick_numa(rq, curr);
8714
8715         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8716                 rq->rd->overutilized = true;
8717
8718         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8719 }
8720
8721 /*
8722  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8723  *  - child not yet on the tasklist
8724  *  - preemption disabled
8725  */
8726 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8727 {
8728         struct cfs_rq *cfs_rq;
8729         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8730         int this_cpu = smp_processor_id();
8731         struct rq *rq = this_rq();
8732         unsigned long flags;
8733
8734         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8735
8736         update_rq_clock(rq);
8737
8738         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8739         curr = cfs_rq->curr;
8740
8741         /*
8742          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8743          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8744          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8745          * of child point to valid ones.
8746          */
8747         rcu_read_lock();
8748         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8749         rcu_read_unlock();
8750
8751         update_curr(cfs_rq);
8752
8753         if (curr)
8754                 se->vruntime = curr->vruntime;
8755         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8756
8757         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8758                 /*
8759                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8760                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8761                  */
8762                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8763                 resched_curr(rq);
8764         }
8765
8766         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8767
8768         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8769 }
8770
8771 /*
8772  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8773  * the current task.
8774  */
8775 static void
8776 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8777 {
8778         if (!task_on_rq_queued(p))
8779                 return;
8780
8781         /*
8782          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8783          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8784          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8785          */
8786         if (rq->curr == p) {
8787                 if (p->prio > oldprio)
8788                         resched_curr(rq);
8789         } else
8790                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8791 }
8792
8793 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8794 {
8795         struct sched_entity *se = &p->se;
8796
8797         /*
8798          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8799          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8800          * vruntime.
8801          */
8802         if (p->on_rq)
8803                 return true;
8804
8805         /*
8806          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8807          * But there are some cases where it has already been normalized:
8808          *
8809          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8810          *   wake_up_new_task().
8811          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8812          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8813          */
8814         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8815                 return true;
8816
8817         return false;
8818 }
8819
8820 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8821 {
8822         struct sched_entity *se = &p->se;
8823         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8824
8825         if (!vruntime_normalized(p)) {
8826                 /*
8827                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8828                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8829                  */
8830                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8831                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8832         }
8833
8834         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8835         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8836 }
8837
8838 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8839 {
8840         struct sched_entity *se = &p->se;
8841         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8842
8843 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8844         /*
8845          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8846          * class maintain depth value), reset depth properly.
8847          */
8848         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8849 #endif
8850
8851         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8852         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8853
8854         if (!vruntime_normalized(p))
8855                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8856 }
8857
8858 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8859 {
8860         detach_task_cfs_rq(p);
8861 }
8862
8863 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8864 {
8865         attach_task_cfs_rq(p);
8866
8867         if (task_on_rq_queued(p)) {
8868                 /*
8869                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8870                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8871                  * if we can still preempt the current task.
8872                  */
8873                 if (rq->curr == p)
8874                         resched_curr(rq);
8875                 else
8876                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8877         }
8878 }
8879
8880 /* Account for a task changing its policy or group.
8881  *
8882  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8883  * migrates between groups/classes.
8884  */
8885 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8886 {
8887         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8888
8889         for_each_sched_entity(se) {
8890                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8891
8892                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8893                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8894                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8895         }
8896 }
8897
8898 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8899 {
8900         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8901         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8902 #ifndef CONFIG_64BIT
8903         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8904 #endif
8905 #ifdef CONFIG_SMP
8906         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8907         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8908 #endif
8909 }
8910
8911 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8912 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8913 {
8914         detach_task_cfs_rq(p);
8915         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8916
8917 #ifdef CONFIG_SMP
8918         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8919         p->se.avg.last_update_time = 0;
8920 #endif
8921         attach_task_cfs_rq(p);
8922 }
8923
8924 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8925 {
8926         int i;
8927
8928         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8929
8930         for_each_possible_cpu(i) {
8931                 if (tg->cfs_rq)
8932                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8933                 if (tg->se) {
8934                         if (tg->se[i])
8935                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8936                         kfree(tg->se[i]);
8937                 }
8938         }
8939
8940         kfree(tg->cfs_rq);
8941         kfree(tg->se);
8942 }
8943
8944 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8945 {
8946         struct cfs_rq *cfs_rq;
8947         struct sched_entity *se;
8948         int i;
8949
8950         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8951         if (!tg->cfs_rq)
8952                 goto err;
8953         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8954         if (!tg->se)
8955                 goto err;
8956
8957         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8958
8959         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8960
8961         for_each_possible_cpu(i) {
8962                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8963                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8964                 if (!cfs_rq)
8965                         goto err;
8966
8967                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8968                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8969                 if (!se)
8970                         goto err_free_rq;
8971
8972                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8973                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8974                 init_entity_runnable_average(se);
8975         }
8976
8977         return 1;
8978
8979 err_free_rq:
8980         kfree(cfs_rq);
8981 err:
8982         return 0;
8983 }
8984
8985 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8986 {
8987         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8988         unsigned long flags;
8989
8990         /*
8991         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8992         * check on_list without danger of it being re-added.
8993         */
8994         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8995                 return;
8996
8997         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8998         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8999         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9000 }
9001
9002 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9003                         struct sched_entity *se, int cpu,
9004                         struct sched_entity *parent)
9005 {
9006         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9007
9008         cfs_rq->tg = tg;
9009         cfs_rq->rq = rq;
9010         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9011
9012         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9013         tg->se[cpu] = se;
9014
9015         /* se could be NULL for root_task_group */
9016         if (!se)
9017                 return;
9018
9019         if (!parent) {
9020                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9021                 se->depth = 0;
9022         } else {
9023                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9024                 se->depth = parent->depth + 1;
9025         }
9026
9027         se->my_q = cfs_rq;
9028         /* guarantee group entities always have weight */
9029         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9030         se->parent = parent;
9031 }
9032
9033 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9034
9035 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9036 {
9037         int i;
9038         unsigned long flags;
9039
9040         /*
9041          * We can't change the weight of the root cgroup.
9042          */
9043         if (!tg->se[0])
9044                 return -EINVAL;
9045
9046         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9047
9048         mutex_lock(&shares_mutex);
9049         if (tg->shares == shares)
9050                 goto done;
9051
9052         tg->shares = shares;
9053         for_each_possible_cpu(i) {
9054                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9055                 struct sched_entity *se;
9056
9057                 se = tg->se[i];
9058                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9059                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9060
9061                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9062                 update_rq_clock(rq);
9063                 for_each_sched_entity(se)
9064                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9065                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9066         }
9067
9068 done:
9069         mutex_unlock(&shares_mutex);
9070         return 0;
9071 }
9072 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9073
9074 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9075
9076 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9077 {
9078         return 1;
9079 }
9080
9081 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9082
9083 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9084
9085
9086 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9087 {
9088         struct sched_entity *se = &task->se;
9089         unsigned int rr_interval = 0;
9090
9091         /*
9092          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9093          * idle runqueue:
9094          */
9095         if (rq->cfs.load.weight)
9096                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9097
9098         return rr_interval;
9099 }
9100
9101 /*
9102  * All the scheduling class methods:
9103  */
9104 const struct sched_class fair_sched_class = {
9105         .next                   = &idle_sched_class,
9106         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9107         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9108         .yield_task             = yield_task_fair,
9109         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9110
9111         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9112
9113         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9114         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9115
9116 #ifdef CONFIG_SMP
9117         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9118         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9119
9120         .rq_online              = rq_online_fair,
9121         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9122
9123         .task_waking            = task_waking_fair,
9124         .task_dead              = task_dead_fair,
9125         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9126 #endif
9127
9128         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9129         .task_tick              = task_tick_fair,
9130         .task_fork              = task_fork_fair,
9131
9132         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9133         .switched_from          = switched_from_fair,
9134         .switched_to            = switched_to_fair,
9135
9136         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9137
9138         .update_curr            = update_curr_fair,
9139
9140 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9141         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9142 #endif
9143 };
9144
9145 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9146 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9147 {
9148         struct cfs_rq *cfs_rq;
9149
9150         rcu_read_lock();
9151         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9152                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9153         rcu_read_unlock();
9154 }
9155
9156 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9157 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9158 {
9159         int node;
9160         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9161
9162         for_each_online_node(node) {
9163                 if (p->numa_faults) {
9164                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9165                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9166                 }
9167                 if (p->numa_group) {
9168                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9169                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9170                 }
9171                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9172         }
9173 }
9174 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9175 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9176
9177 __init void init_sched_fair_class(void)
9178 {
9179 #ifdef CONFIG_SMP
9180         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9181
9182 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9183         nohz.next_balance = jiffies;
9184         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9185         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9186 #endif
9187 #endif /* SMP */
9188
9189 }