DEBUG: sched: add tracepoint for CPU load/util signals
[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         trace_sched_load_avg_cpu(cpu, cfs_rq);
2753 }
2754
2755 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2756 {
2757         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2758                 goto skip_aging;
2759
2760         /*
2761          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2762          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2763          */
2764         if (se->avg.last_update_time) {
2765                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2766                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2767
2768                 /*
2769                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2770                  * absent from the fair class for too long.
2771                  */
2772         }
2773
2774 skip_aging:
2775         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2776         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2777         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2778         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2779         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2780 }
2781
2782 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2783 {
2784         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2785                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2786                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2787
2788         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2789         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2790         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2791         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2792 }
2793
2794 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2795 static inline void
2796 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2797 {
2798         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2799         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2800         int migrated, decayed;
2801
2802         migrated = !sa->last_update_time;
2803         if (!migrated) {
2804                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2805                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2806                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2807         }
2808
2809         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2810
2811         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2812         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2813
2814         if (migrated)
2815                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2816
2817         if (decayed || migrated)
2818                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2819 }
2820
2821 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2822 static inline void
2823 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2824 {
2825         update_load_avg(se, 1);
2826
2827         cfs_rq->runnable_load_avg =
2828                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2829         cfs_rq->runnable_load_sum =
2830                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2831 }
2832
2833 #ifndef CONFIG_64BIT
2834 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2835 {
2836         u64 last_update_time_copy;
2837         u64 last_update_time;
2838
2839         do {
2840                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2841                 smp_rmb();
2842                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2843         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2844
2845         return last_update_time;
2846 }
2847 #else
2848 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2849 {
2850         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2851 }
2852 #endif
2853
2854 /*
2855  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2856  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2857  */
2858 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2859 {
2860         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2861         u64 last_update_time;
2862
2863         /*
2864          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2865          * from its (source) cfs_rq
2866          */
2867         if (se->avg.last_update_time == 0)
2868                 return;
2869
2870         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2871
2872         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2873         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2874         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2875 }
2876
2877 /*
2878  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2879  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2880  * be the only way to update the runnable statistic.
2881  */
2882 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2883 {
2884 }
2885
2886 /*
2887  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2888  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2889  * be the only way to update the runnable statistic.
2890  */
2891 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2892 {
2893 }
2894
2895 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2896 {
2897         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2898 }
2899
2900 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2901 {
2902         return cfs_rq->avg.load_avg;
2903 }
2904
2905 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2906
2907 #else /* CONFIG_SMP */
2908
2909 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2910 static inline void
2911 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2912 static inline void
2913 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2914 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2915
2916 static inline void
2917 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2918 static inline void
2919 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2920
2921 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2922 {
2923         return 0;
2924 }
2925
2926 #endif /* CONFIG_SMP */
2927
2928 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2929 {
2930 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2931         struct task_struct *tsk = NULL;
2932
2933         if (entity_is_task(se))
2934                 tsk = task_of(se);
2935
2936         if (se->statistics.sleep_start) {
2937                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2938
2939                 if ((s64)delta < 0)
2940                         delta = 0;
2941
2942                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2943                         se->statistics.sleep_max = delta;
2944
2945                 se->statistics.sleep_start = 0;
2946                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2947
2948                 if (tsk) {
2949                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2950                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2951                 }
2952         }
2953         if (se->statistics.block_start) {
2954                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2955
2956                 if ((s64)delta < 0)
2957                         delta = 0;
2958
2959                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2960                         se->statistics.block_max = delta;
2961
2962                 se->statistics.block_start = 0;
2963                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2964
2965                 if (tsk) {
2966                         if (tsk->in_iowait) {
2967                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2968                                 se->statistics.iowait_count++;
2969                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2970                         }
2971
2972                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2973                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
2974
2975                         /*
2976                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2977                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2978                          * amount of time that the task spent sleeping:
2979                          */
2980                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2981                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2982                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2983                                                 delta >> 20);
2984                         }
2985                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2986                 }
2987         }
2988 #endif
2989 }
2990
2991 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2992 {
2993 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2994         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2995
2996         if (d < 0)
2997                 d = -d;
2998
2999         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3000                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3001 #endif
3002 }
3003
3004 static void
3005 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3006 {
3007         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3008
3009         /*
3010          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3011          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3012          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3013          * stays open at the end.
3014          */
3015         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3016                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3017
3018         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3019         if (!initial) {
3020                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3021
3022                 /*
3023                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3024                  * for a gentler effect of sleepers:
3025                  */
3026                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3027                         thresh >>= 1;
3028
3029                 vruntime -= thresh;
3030         }
3031
3032         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3033         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3034 }
3035
3036 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3037
3038 static void
3039 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3040 {
3041         /*
3042          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3043          * through calling update_curr().
3044          */
3045         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3046                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3047
3048         /*
3049          * Update run-time statistics of the 'current'.
3050          */
3051         update_curr(cfs_rq);
3052         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3053         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3054         update_cfs_shares(cfs_rq);
3055
3056         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3057                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3058                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3059         }
3060
3061         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3062         check_spread(cfs_rq, se);
3063         if (se != cfs_rq->curr)
3064                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3065         se->on_rq = 1;
3066
3067         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3068                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3069                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3070         }
3071 }
3072
3073 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3074 {
3075         for_each_sched_entity(se) {
3076                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3077                 if (cfs_rq->last != se)
3078                         break;
3079
3080                 cfs_rq->last = NULL;
3081         }
3082 }
3083
3084 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3085 {
3086         for_each_sched_entity(se) {
3087                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3088                 if (cfs_rq->next != se)
3089                         break;
3090
3091                 cfs_rq->next = NULL;
3092         }
3093 }
3094
3095 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3096 {
3097         for_each_sched_entity(se) {
3098                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3099                 if (cfs_rq->skip != se)
3100                         break;
3101
3102                 cfs_rq->skip = NULL;
3103         }
3104 }
3105
3106 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3107 {
3108         if (cfs_rq->last == se)
3109                 __clear_buddies_last(se);
3110
3111         if (cfs_rq->next == se)
3112                 __clear_buddies_next(se);
3113
3114         if (cfs_rq->skip == se)
3115                 __clear_buddies_skip(se);
3116 }
3117
3118 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3119
3120 static void
3121 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3122 {
3123         /*
3124          * Update run-time statistics of the 'current'.
3125          */
3126         update_curr(cfs_rq);
3127         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3128
3129         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3130         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3131 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3132                 if (entity_is_task(se)) {
3133                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3134
3135                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3136                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3137                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3138                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3139                 }
3140 #endif
3141         }
3142
3143         clear_buddies(cfs_rq, se);
3144
3145         if (se != cfs_rq->curr)
3146                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3147         se->on_rq = 0;
3148         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3149
3150         /*
3151          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3152          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3153          * movement in our normalized position.
3154          */
3155         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3156                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3157
3158         /* return excess runtime on last dequeue */
3159         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3160
3161         update_min_vruntime(cfs_rq);
3162         update_cfs_shares(cfs_rq);
3163 }
3164
3165 /*
3166  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3167  */
3168 static void
3169 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3170 {
3171         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3172         struct sched_entity *se;
3173         s64 delta;
3174
3175         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3176         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3177         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3178                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3179                 /*
3180                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3181                  * re-elected due to buddy favours.
3182                  */
3183                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3184                 return;
3185         }
3186
3187         /*
3188          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3189          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3190          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3191          */
3192         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3193                 return;
3194
3195         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3196         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3197
3198         if (delta < 0)
3199                 return;
3200
3201         if (delta > ideal_runtime)
3202                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3203 }
3204
3205 static void
3206 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3207 {
3208         /* 'current' is not kept within the tree. */
3209         if (se->on_rq) {
3210                 /*
3211                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3212                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3213                  * runqueue.
3214                  */
3215                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3216                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3217                 update_load_avg(se, 1);
3218         }
3219
3220         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3221         cfs_rq->curr = se;
3222 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3223         /*
3224          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3225          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3226          * when there are only lesser-weight tasks around):
3227          */
3228         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3229                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3230                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3231         }
3232 #endif
3233         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3234 }
3235
3236 static int
3237 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3238
3239 /*
3240  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3241  * 1) keep things fair between processes/task groups
3242  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3243  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3244  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3245  */
3246 static struct sched_entity *
3247 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3248 {
3249         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3250         struct sched_entity *se;
3251
3252         /*
3253          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3254          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3255          */
3256         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3257                 left = curr;
3258
3259         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3260
3261         /*
3262          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3263          * be done without getting too unfair.
3264          */
3265         if (cfs_rq->skip == se) {
3266                 struct sched_entity *second;
3267
3268                 if (se == curr) {
3269                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3270                 } else {
3271                         second = __pick_next_entity(se);
3272                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3273                                 second = curr;
3274                 }
3275
3276                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3277                         se = second;
3278         }
3279
3280         /*
3281          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3282          */
3283         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3284                 se = cfs_rq->last;
3285
3286         /*
3287          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3288          */
3289         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3290                 se = cfs_rq->next;
3291
3292         clear_buddies(cfs_rq, se);
3293
3294         return se;
3295 }
3296
3297 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3298
3299 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3300 {
3301         /*
3302          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3303          * was not called and update_curr() has to be done:
3304          */
3305         if (prev->on_rq)
3306                 update_curr(cfs_rq);
3307
3308         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3309         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3310
3311         check_spread(cfs_rq, prev);
3312         if (prev->on_rq) {
3313                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3314                 /* Put 'current' back into the tree. */
3315                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3316                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3317                 update_load_avg(prev, 0);
3318         }
3319         cfs_rq->curr = NULL;
3320 }
3321
3322 static void
3323 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3324 {
3325         /*
3326          * Update run-time statistics of the 'current'.
3327          */
3328         update_curr(cfs_rq);
3329
3330         /*
3331          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3332          */
3333         update_load_avg(curr, 1);
3334         update_cfs_shares(cfs_rq);
3335
3336 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3337         /*
3338          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3339          * validating it and just reschedule.
3340          */
3341         if (queued) {
3342                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3343                 return;
3344         }
3345         /*
3346          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3347          */
3348         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3349                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3350                 return;
3351 #endif
3352
3353         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3354                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3355 }
3356
3357
3358 /**************************************************
3359  * CFS bandwidth control machinery
3360  */
3361
3362 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3363
3364 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3365 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3366
3367 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3368 {
3369         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3370 }
3371
3372 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3373 {
3374         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3375 }
3376
3377 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3378 {
3379         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3380 }
3381 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3382 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3383 {
3384         return true;
3385 }
3386
3387 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3388 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3389 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3390
3391 /*
3392  * default period for cfs group bandwidth.
3393  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3394  */
3395 static inline u64 default_cfs_period(void)
3396 {
3397         return 100000000ULL;
3398 }
3399
3400 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3401 {
3402         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3403 }
3404
3405 /*
3406  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3407  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3408  * additional synchronization around rq->lock.
3409  *
3410  * requires cfs_b->lock
3411  */
3412 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3413 {
3414         u64 now;
3415
3416         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3417                 return;
3418
3419         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3420         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3421         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3422 }
3423
3424 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3425 {
3426         return &tg->cfs_bandwidth;
3427 }
3428
3429 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3430 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3431 {
3432         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3433                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3434
3435         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3436 }
3437
3438 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3439 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3440 {
3441         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3442         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3443         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3444
3445         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3446         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3447
3448         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3449         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3450                 amount = min_amount;
3451         else {
3452                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3453
3454                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3455                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3456                         cfs_b->runtime -= amount;
3457                         cfs_b->idle = 0;
3458                 }
3459         }
3460         expires = cfs_b->runtime_expires;
3461         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3462
3463         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3464         /*
3465          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3466          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3467          * issued.
3468          */
3469         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3470                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3471
3472         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3473 }
3474
3475 /*
3476  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3477  * fact that rq->clock snapshots this value.
3478  */
3479 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3480 {
3481         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3482
3483         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3484         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3485                 return;
3486
3487         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3488                 return;
3489
3490         /*
3491          * If the local deadline has passed we have to consider the
3492          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3493          * has not truly expired.
3494          *
3495          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3496          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3497          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3498          * exact equality, so a partial write will still work.
3499          */
3500
3501         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3502                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3503                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3504         } else {
3505                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3506                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3507         }
3508 }
3509
3510 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3511 {
3512         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3513         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3514         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3515
3516         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3517                 return;
3518
3519         /*
3520          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3521          * hierarchy can be throttled
3522          */
3523         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3524                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3525 }
3526
3527 static __always_inline
3528 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3529 {
3530         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3531                 return;
3532
3533         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3534 }
3535
3536 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3537 {
3538         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3539 }
3540
3541 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3542 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3543 {
3544         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3545 }
3546
3547 /*
3548  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3549  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3550  * load-balance operations.
3551  */
3552 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3553                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3554 {
3555         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3556
3557         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3558         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3559
3560         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3561                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3562 }
3563
3564 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3565 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3566 {
3567         struct rq *rq = data;
3568         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3569
3570         cfs_rq->throttle_count--;
3571 #ifdef CONFIG_SMP
3572         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3573                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3574                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3575                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3576         }
3577 #endif
3578
3579         return 0;
3580 }
3581
3582 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3583 {
3584         struct rq *rq = data;
3585         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3586
3587         /* group is entering throttled state, stop time */
3588         if (!cfs_rq->throttle_count)
3589                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3590         cfs_rq->throttle_count++;
3591
3592         return 0;
3593 }
3594
3595 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3596 {
3597         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3598         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3599         struct sched_entity *se;
3600         long task_delta, dequeue = 1;
3601         bool empty;
3602
3603         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3604
3605         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3606         rcu_read_lock();
3607         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3608         rcu_read_unlock();
3609
3610         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3611         for_each_sched_entity(se) {
3612                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3613                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3614                 if (!se->on_rq)
3615                         break;
3616
3617                 if (dequeue)
3618                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3619                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3620
3621                 if (qcfs_rq->load.weight)
3622                         dequeue = 0;
3623         }
3624
3625         if (!se)
3626                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3627
3628         cfs_rq->throttled = 1;
3629         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3630         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3631         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3632
3633         /*
3634          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3635          * distribute_cfs_runtime will not see us
3636          */
3637         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3638
3639         /*
3640          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3641          * timer is running.
3642          */
3643         if (empty)
3644                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3645
3646         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3647 }
3648
3649 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3650 {
3651         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3652         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3653         struct sched_entity *se;
3654         int enqueue = 1;
3655         long task_delta;
3656
3657         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3658
3659         cfs_rq->throttled = 0;
3660
3661         update_rq_clock(rq);
3662
3663         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3664         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3665         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3666         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3667
3668         /* update hierarchical throttle state */
3669         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3670
3671         if (!cfs_rq->load.weight)
3672                 return;
3673
3674         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3675         for_each_sched_entity(se) {
3676                 if (se->on_rq)
3677                         enqueue = 0;
3678
3679                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3680                 if (enqueue)
3681                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3682                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3683
3684                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3685                         break;
3686         }
3687
3688         if (!se)
3689                 add_nr_running(rq, task_delta);
3690
3691         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3692         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3693                 resched_curr(rq);
3694 }
3695
3696 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3697                 u64 remaining, u64 expires)
3698 {
3699         struct cfs_rq *cfs_rq;
3700         u64 runtime;
3701         u64 starting_runtime = remaining;
3702
3703         rcu_read_lock();
3704         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3705                                 throttled_list) {
3706                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3707
3708                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3709                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3710                         goto next;
3711
3712                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3713                 if (runtime > remaining)
3714                         runtime = remaining;
3715                 remaining -= runtime;
3716
3717                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3718                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3719
3720                 /* we check whether we're throttled above */
3721                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3722                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3723
3724 next:
3725                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3726
3727                 if (!remaining)
3728                         break;
3729         }
3730         rcu_read_unlock();
3731
3732         return starting_runtime - remaining;
3733 }
3734
3735 /*
3736  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3737  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3738  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3739  * used to track this state.
3740  */
3741 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3742 {
3743         u64 runtime, runtime_expires;
3744         int throttled;
3745
3746         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3747         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3748                 goto out_deactivate;
3749
3750         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3751         cfs_b->nr_periods += overrun;
3752
3753         /*
3754          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3755          * we're going inactive then everything else can be deferred
3756          */
3757         if (cfs_b->idle && !throttled)
3758                 goto out_deactivate;
3759
3760         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3761
3762         if (!throttled) {
3763                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3764                 cfs_b->idle = 1;
3765                 return 0;
3766         }
3767
3768         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3769         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3770
3771         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3772
3773         /*
3774          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3775          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3776          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3777          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3778          * only by limited amounts in that extreme case.
3779          */
3780         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3781                 runtime = cfs_b->runtime;
3782                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3783                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3784                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3785                                                  runtime_expires);
3786                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3787
3788                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3789
3790                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3791         }
3792
3793         /*
3794          * While we are ensured activity in the period following an
3795          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3796          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3797          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3798          */
3799         cfs_b->idle = 0;
3800
3801         return 0;
3802
3803 out_deactivate:
3804         return 1;
3805 }
3806
3807 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3808 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3809 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3810 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3811 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3812 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3813
3814 /*
3815  * Are we near the end of the current quota period?
3816  *
3817  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3818  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3819  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3820  */
3821 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3822 {
3823         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3824         u64 remaining;
3825
3826         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3827         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3828                 return 1;
3829
3830         /* is a quota refresh about to occur? */
3831         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3832         if (remaining < min_expire)
3833                 return 1;
3834
3835         return 0;
3836 }
3837
3838 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3839 {
3840         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3841
3842         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3843         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3844                 return;
3845
3846         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3847                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3848                         HRTIMER_MODE_REL);
3849 }
3850
3851 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3852 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3853 {
3854         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3855         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3856
3857         if (slack_runtime <= 0)
3858                 return;
3859
3860         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3861         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3862             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3863                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3864
3865                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3866                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3867                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3868                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3869         }
3870         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3871
3872         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3873         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3874 }
3875
3876 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3877 {
3878         if (!cfs_bandwidth_used())
3879                 return;
3880
3881         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3882                 return;
3883
3884         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3885 }
3886
3887 /*
3888  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3889  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3890  */
3891 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3892 {
3893         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3894         u64 expires;
3895
3896         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3897         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3898         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3899                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3900                 return;
3901         }
3902
3903         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3904                 runtime = cfs_b->runtime;
3905
3906         expires = cfs_b->runtime_expires;
3907         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3908
3909         if (!runtime)
3910                 return;
3911
3912         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3913
3914         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3915         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3916                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3917         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3918 }
3919
3920 /*
3921  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3922  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3923  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3924  */
3925 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3926 {
3927         if (!cfs_bandwidth_used())
3928                 return;
3929
3930         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3931         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3932                 return;
3933
3934         /* ensure the group is not already throttled */
3935         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3936                 return;
3937
3938         /* update runtime allocation */
3939         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3940         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3941                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3942 }
3943
3944 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3945 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3946 {
3947         if (!cfs_bandwidth_used())
3948                 return false;
3949
3950         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3951                 return false;
3952
3953         /*
3954          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3955          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3956          */
3957         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3958                 return true;
3959
3960         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3961         return true;
3962 }
3963
3964 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3965 {
3966         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3967                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3968
3969         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3970
3971         return HRTIMER_NORESTART;
3972 }
3973
3974 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3975 {
3976         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3977                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3978         int overrun;
3979         int idle = 0;
3980
3981         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3982         for (;;) {
3983                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3984                 if (!overrun)
3985                         break;
3986
3987                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3988         }
3989         if (idle)
3990                 cfs_b->period_active = 0;
3991         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3992
3993         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3994 }
3995
3996 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3997 {
3998         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3999         cfs_b->runtime = 0;
4000         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4001         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4002
4003         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4004         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4005         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4006         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4007         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4008 }
4009
4010 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4011 {
4012         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4013         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4014 }
4015
4016 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4017 {
4018         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4019
4020         if (!cfs_b->period_active) {
4021                 cfs_b->period_active = 1;
4022                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4023                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4024         }
4025 }
4026
4027 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4028 {
4029         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4030         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4031                 return;
4032
4033         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4034         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4035 }
4036
4037 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4038 {
4039         struct cfs_rq *cfs_rq;
4040
4041         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4042                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4043
4044                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4045                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4046                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4047         }
4048 }
4049
4050 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4051 {
4052         struct cfs_rq *cfs_rq;
4053
4054         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4055                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4056                         continue;
4057
4058                 /*
4059                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4060                  * there's some valid quota amount
4061                  */
4062                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4063                 /*
4064                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4065                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4066                  */
4067                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4068
4069                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4070                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4071         }
4072 }
4073
4074 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4075 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4076 {
4077         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4078 }
4079
4080 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4081 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4082 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4083 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4084
4085 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4086 {
4087         return 0;
4088 }
4089
4090 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4091 {
4092         return 0;
4093 }
4094
4095 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4096                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4097 {
4098         return 0;
4099 }
4100
4101 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4102
4103 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4104 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4105 #endif
4106
4107 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4108 {
4109         return NULL;
4110 }
4111 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4112 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4113 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4114
4115 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4116
4117 /**************************************************
4118  * CFS operations on tasks:
4119  */
4120
4121 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4122 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4123 {
4124         struct sched_entity *se = &p->se;
4125         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4126
4127         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4128
4129         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4130                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4131                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4132                 s64 delta = slice - ran;
4133
4134                 if (delta < 0) {
4135                         if (rq->curr == p)
4136                                 resched_curr(rq);
4137                         return;
4138                 }
4139                 hrtick_start(rq, delta);
4140         }
4141 }
4142
4143 /*
4144  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4145  * current task is from our class and nr_running is low enough
4146  * to matter.
4147  */
4148 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4149 {
4150         struct task_struct *curr = rq->curr;
4151
4152         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4153                 return;
4154
4155         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4156                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4157 }
4158 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4159 static inline void
4160 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4161 {
4162 }
4163
4164 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4165 {
4166 }
4167 #endif
4168
4169 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4170
4171 static void update_capacity_of(int cpu)
4172 {
4173         unsigned long req_cap;
4174
4175         if (!sched_freq())
4176                 return;
4177
4178         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4179         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4180         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4181         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4182 }
4183
4184 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4185
4186 /*
4187  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4188  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4189  * then put the task into the rbtree:
4190  */
4191 static void
4192 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4193 {
4194         struct cfs_rq *cfs_rq;
4195         struct sched_entity *se = &p->se;
4196         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4197         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4198
4199         for_each_sched_entity(se) {
4200                 if (se->on_rq)
4201                         break;
4202                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4203                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4204
4205                 /*
4206                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4207                  *
4208                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4209                  * post the final h_nr_running increment below.
4210                 */
4211                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4212                         break;
4213                 cfs_rq->h_nr_running++;
4214
4215                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4216         }
4217
4218         for_each_sched_entity(se) {
4219                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4220                 cfs_rq->h_nr_running++;
4221
4222                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4223                         break;
4224
4225                 update_load_avg(se, 1);
4226                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4227         }
4228
4229         if (!se) {
4230                 add_nr_running(rq, 1);
4231                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4232                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4233                         rq->rd->overutilized = true;
4234
4235                 schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4236
4237                 /*
4238                  * We want to potentially trigger a freq switch
4239                  * request only for tasks that are waking up; this is
4240                  * because we get here also during load balancing, but
4241                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4242                  * request after load balancing is done.
4243                  */
4244                 if (task_new || task_wakeup)
4245                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4246         }
4247         hrtick_update(rq);
4248 }
4249
4250 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4251
4252 /*
4253  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4254  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4255  * update the fair scheduling stats:
4256  */
4257 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4258 {
4259         struct cfs_rq *cfs_rq;
4260         struct sched_entity *se = &p->se;
4261         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4262
4263         for_each_sched_entity(se) {
4264                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4265                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4266
4267                 /*
4268                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4269                  *
4270                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4271                  * post the final h_nr_running decrement below.
4272                 */
4273                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4274                         break;
4275                 cfs_rq->h_nr_running--;
4276
4277                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4278                 if (cfs_rq->load.weight) {
4279                         /*
4280                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4281                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4282                          */
4283                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4284                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4285
4286                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4287                         se = parent_entity(se);
4288                         break;
4289                 }
4290                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4291         }
4292
4293         for_each_sched_entity(se) {
4294                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4295                 cfs_rq->h_nr_running--;
4296
4297                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4298                         break;
4299
4300                 update_load_avg(se, 1);
4301                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4302         }
4303
4304         if (!se) {
4305                 sub_nr_running(rq, 1);
4306                 schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4307
4308                 /*
4309                  * We want to potentially trigger a freq switch
4310                  * request only for tasks that are going to sleep;
4311                  * this is because we get here also during load
4312                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4313                  * trigger as single request after load balancing is
4314                  * done.
4315                  */
4316                 if (task_sleep) {
4317                         if (rq->cfs.nr_running)
4318                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4319                         else if (sched_freq())
4320                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4321                 }
4322         }
4323         hrtick_update(rq);
4324 }
4325
4326 #ifdef CONFIG_SMP
4327
4328 /*
4329  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4330  */
4331
4332 /*
4333  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4334  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4335  *
4336  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4337  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4338  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4339  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4340  *
4341  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4342  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4343  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4344  *
4345  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4346  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4347  * particular idx is approximated to be zero.
4348  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4349  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4350  * based on 128 point scale.
4351  * Example:
4352  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4353  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4354  *
4355  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4356  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4357  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4358  */
4359 #define DEGRADE_SHIFT           7
4360 static const unsigned char
4361                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4362 static const unsigned char
4363                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4364                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4365                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4366                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4367                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4368                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4369
4370 /*
4371  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4372  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4373  * adding any new load.
4374  */
4375 static unsigned long
4376 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4377 {
4378         int j = 0;
4379
4380         if (!missed_updates)
4381                 return load;
4382
4383         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4384                 return 0;
4385
4386         if (idx == 1)
4387                 return load >> missed_updates;
4388
4389         while (missed_updates) {
4390                 if (missed_updates % 2)
4391                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4392
4393                 missed_updates >>= 1;
4394                 j++;
4395         }
4396         return load;
4397 }
4398
4399 /*
4400  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4401  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4402  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4403  */
4404 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4405                               unsigned long pending_updates)
4406 {
4407         int i, scale;
4408
4409         this_rq->nr_load_updates++;
4410
4411         /* Update our load: */
4412         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4413         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4414                 unsigned long old_load, new_load;
4415
4416                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4417
4418                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4419                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4420                 new_load = this_load;
4421                 /*
4422                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4423                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4424                  * example.
4425                  */
4426                 if (new_load > old_load)
4427                         new_load += scale - 1;
4428
4429                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4430         }
4431
4432         sched_avg_update(this_rq);
4433 }
4434
4435 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4436 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4437 {
4438         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4439 }
4440
4441 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4442 /*
4443  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4444  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4445  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4446  *
4447  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4448  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4449  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4450  * (tick_nohz_idle_exit).
4451  *
4452  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4453  */
4454
4455 /*
4456  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4457  * idle balance.
4458  */
4459 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4460 {
4461         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4462         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4463         unsigned long pending_updates;
4464
4465         /*
4466          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4467          */
4468         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4469                 return;
4470
4471         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4472         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4473
4474         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4475 }
4476
4477 /*
4478  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4479  */
4480 void update_cpu_load_nohz(void)
4481 {
4482         struct rq *this_rq = this_rq();
4483         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4484         unsigned long pending_updates;
4485
4486         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4487                 return;
4488
4489         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4490         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4491         if (pending_updates) {
4492                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4493                 /*
4494                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4495                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4496                  */
4497                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4498         }
4499         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4500 }
4501 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4502
4503 /*
4504  * Called from scheduler_tick()
4505  */
4506 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4507 {
4508         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4509         /*
4510          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4511          */
4512         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4513         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4514 }
4515
4516 /*
4517  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4518  * according to the scheduling class and "nice" value.
4519  *
4520  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4521  * balance conservatively.
4522  */
4523 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4524 {
4525         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4526         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4527
4528         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4529                 return total;
4530
4531         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4532 }
4533
4534 /*
4535  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4536  * according to the scheduling class and "nice" value.
4537  */
4538 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4539 {
4540         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4541         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4542
4543         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4544                 return total;
4545
4546         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4547 }
4548
4549
4550 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4551 {
4552         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4553         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4554         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4555
4556         if (nr_running)
4557                 return load_avg / nr_running;
4558
4559         return 0;
4560 }
4561
4562 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4563 {
4564         /*
4565          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4566          * about the boundary, really active task won't care
4567          * about the loss.
4568          */
4569         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4570                 current->wakee_flips >>= 1;
4571                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4572         }
4573
4574         if (current->last_wakee != p) {
4575                 current->last_wakee = p;
4576                 current->wakee_flips++;
4577         }
4578 }
4579
4580 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4581 {
4582         struct sched_entity *se = &p->se;
4583         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4584         u64 min_vruntime;
4585
4586 #ifndef CONFIG_64BIT
4587         u64 min_vruntime_copy;
4588
4589         do {
4590                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4591                 smp_rmb();
4592                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4593         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4594 #else
4595         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4596 #endif
4597
4598         se->vruntime -= min_vruntime;
4599         record_wakee(p);
4600 }
4601
4602 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4603 /*
4604  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4605  *
4606  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4607  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4608  * can calculate the shift in shares.
4609  *
4610  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4611  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4612  * total group weight.
4613  *
4614  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4615  * distribution (s_i) using:
4616  *
4617  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4618  *
4619  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4620  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4621  * shares distribution (s_i):
4622  *
4623  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4624  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4625  *
4626  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4627  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4628  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4629  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4630  *
4631  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4632  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4633  *
4634  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4635  *
4636  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4637  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4638  * weight and shares distributions like:
4639  *
4640  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4641  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4642  *
4643  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4644  *
4645  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4646  *
4647  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4648  *
4649  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4650  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4651  * 4/7) times the weight of the group.
4652  */
4653 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4654 {
4655         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4656
4657         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4658                 return wl;
4659
4660         for_each_sched_entity(se) {
4661                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4662                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4663
4664                 tg = cfs_rq->tg;
4665
4666                 /*
4667                  * W = @wg + \Sum rw_j
4668                  */
4669                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4670
4671                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4672                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4673                 W += w;
4674
4675                 /*
4676                  * w = rw_i + @wl
4677                  */
4678                 w += wl;
4679
4680                 /*
4681                  * wl = S * s'_i; see (2)
4682                  */
4683                 if (W > 0 && w < W)
4684                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4685                 else
4686                         wl = tg->shares;
4687
4688                 /*
4689                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4690                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4691                  * calc_cfs_shares().
4692                  */
4693                 if (wl < MIN_SHARES)
4694                         wl = MIN_SHARES;
4695
4696                 /*
4697                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4698                  */
4699                 wl -= se->avg.load_avg;
4700
4701                 /*
4702                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4703                  * the final effective load change on the root group. Since
4704                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4705                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4706                  * resulting from this level per the above.
4707                  */
4708                 wg = 0;
4709         }
4710
4711         return wl;
4712 }
4713 #else
4714
4715 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4716 {
4717         return wl;
4718 }
4719
4720 #endif
4721
4722 static inline bool energy_aware(void)
4723 {
4724         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4725 }
4726
4727 struct energy_env {
4728         struct sched_group      *sg_top;
4729         struct sched_group      *sg_cap;
4730         int                     cap_idx;
4731         int                     util_delta;
4732         int                     src_cpu;
4733         int                     dst_cpu;
4734         int                     energy;
4735         int                     payoff;
4736         struct task_struct      *task;
4737         struct {
4738                 int before;
4739                 int after;
4740                 int delta;
4741                 int diff;
4742         } nrg;
4743         struct {
4744                 int before;
4745                 int after;
4746                 int delta;
4747         } cap;
4748 };
4749
4750 /*
4751  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4752  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4753  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4754  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4755  *
4756  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4757  *
4758  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4759  *
4760  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4761  *
4762  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4763  */
4764 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4765 {
4766         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4767
4768         if (util >= capacity)
4769                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4770
4771         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4772 }
4773
4774 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4775 {
4776         if (cpu == eenv->src_cpu)
4777                 return -eenv->util_delta;
4778         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4779                 return eenv->util_delta;
4780         return 0;
4781 }
4782
4783 static
4784 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4785 {
4786         int i, delta;
4787         unsigned long max_util = 0;
4788
4789         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4790                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4791                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4792         }
4793
4794         return max_util;
4795 }
4796
4797 /*
4798  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4799  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4800  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4801  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4802  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4803  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4804  * estimate (more busy).
4805  */
4806 static unsigned
4807 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4808 {
4809         int i, delta;
4810         unsigned long util_sum = 0;
4811         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4812
4813         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4814                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4815                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4816         }
4817
4818         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4819                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4820         return util_sum;
4821 }
4822
4823 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4824         const struct sched_group_energy const *sge)
4825 {
4826         int idx;
4827         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4828
4829         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4830                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4831                         break;
4832         }
4833
4834         eenv->cap_idx = idx;
4835
4836         return idx;
4837 }
4838
4839 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4840 {
4841         int i, state = INT_MAX;
4842
4843         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4844         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4845                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4846
4847         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4848         state++;
4849
4850         return state;
4851 }
4852
4853 /*
4854  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4855  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4856  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4857  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4858  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4859  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4860  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4861  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4862  */
4863 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4864 {
4865         struct sched_domain *sd;
4866         int cpu, total_energy = 0;
4867         struct cpumask visit_cpus;
4868         struct sched_group *sg;
4869
4870         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4871
4872         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4873
4874         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4875                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4876
4877                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4878
4879                 /*
4880                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4881                  * sched_group?
4882                  */
4883                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4884
4885                 if (!sd)
4886                         /*
4887                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4888                          * wrong energy estimation is better than entering an
4889                          * infinite loop.
4890                          */
4891                         return -EINVAL;
4892
4893                 if (sd->parent)
4894                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4895
4896                 for_each_domain(cpu, sd) {
4897                         sg = sd->groups;
4898
4899                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4900                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4901                                 break;
4902
4903                         do {
4904                                 unsigned long group_util;
4905                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4906                                 int cap_idx, idle_idx;
4907
4908                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4909                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4910                                 else
4911                                         eenv->sg_cap = sg;
4912
4913                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4914
4915                                 if (sg->group_weight == 1) {
4916                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
4917                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
4918                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4919                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4920                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
4921                                         }
4922                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
4923                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
4924                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4925                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4926                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
4927                                         }
4928                                 }
4929
4930                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4931                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4932                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4933                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4934                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4935                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4936                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4937
4938                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4939
4940                                 if (!sd->child)
4941                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4942
4943                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4944                                         goto next_cpu;
4945
4946                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4947                 }
4948 next_cpu:
4949                 continue;
4950         }
4951
4952         eenv->energy = total_energy;
4953         return 0;
4954 }
4955
4956 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4957 {
4958         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4959 }
4960
4961 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
4962 static int energy_diff_evaluate(struct energy_env *eenv)
4963 {
4964         unsigned int boost;
4965         int nrg_delta;
4966
4967         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
4968 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
4969         boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
4970 #else
4971         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
4972 #endif
4973         if (boost == 0)
4974                 return eenv->nrg.diff;
4975
4976         /* Compute normalized energy diff */
4977         nrg_delta = schedtune_normalize_energy(eenv->nrg.diff);
4978         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
4979
4980         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
4981                         eenv->nrg.delta,
4982                         eenv->cap.delta,
4983                         eenv->task);
4984
4985         /*
4986          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
4987          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
4988          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
4989          * function return a negative value each time the evaluation return a
4990          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
4991          * a scheduling decision
4992          */
4993         return -eenv->payoff;
4994 }
4995 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
4996 #define energy_diff_evaluate(eenv) eenv->nrg.diff
4997 #endif
4998
4999 /*
5000  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
5001  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
5002  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
5003  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5004  * both are specified, the utilization is migrated.
5005  */
5006 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
5007 {
5008         struct sched_domain *sd;
5009         struct sched_group *sg;
5010         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5011
5012         struct energy_env eenv_before = {
5013                 .util_delta     = 0,
5014                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5015                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5016                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5017                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5018         };
5019
5020         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5021                 return 0;
5022
5023         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5024         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5025
5026         if (!sd)
5027                 return 0; /* Error */
5028
5029         sg = sd->groups;
5030
5031         do {
5032                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5033                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5034
5035                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5036                                 return 0; /* Invalid result abort */
5037                         energy_before += eenv_before.energy;
5038
5039                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5040                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5041                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5042
5043                         if (sched_group_energy(eenv))
5044                                 return 0; /* Invalid result abort */
5045                         energy_after += eenv->energy;
5046                 }
5047         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5048
5049         eenv->nrg.before = energy_before;
5050         eenv->nrg.after = energy_after;
5051         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5052         eenv->payoff = 0;
5053
5054         return energy_diff_evaluate(eenv);
5055 }
5056
5057 /*
5058  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5059  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5060  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5061  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5062  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5063  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5064  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5065  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5066  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5067  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5068  */
5069 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5070 {
5071         unsigned int master = current->wakee_flips;
5072         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5073         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5074
5075         if (master < slave)
5076                 swap(master, slave);
5077         if (slave < factor || master < slave * factor)
5078                 return 0;
5079         return 1;
5080 }
5081
5082 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5083 {
5084         s64 this_load, load;
5085         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5086         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5087         struct task_group *tg;
5088         unsigned long weight;
5089         int balanced;
5090
5091         idx       = sd->wake_idx;
5092         this_cpu  = smp_processor_id();
5093         prev_cpu  = task_cpu(p);
5094         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5095         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5096
5097         /*
5098          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5099          * effect of the currently running task from the load
5100          * of the current CPU:
5101          */
5102         if (sync) {
5103                 tg = task_group(current);
5104                 weight = current->se.avg.load_avg;
5105
5106                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5107                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5108         }
5109
5110         tg = task_group(p);
5111         weight = p->se.avg.load_avg;
5112
5113         /*
5114          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5115          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5116          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5117          * about that, so that's good too.
5118          *
5119          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5120          * task to be woken on this_cpu.
5121          */
5122         this_eff_load = 100;
5123         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5124
5125         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5126         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5127
5128         if (this_load > 0) {
5129                 this_eff_load *= this_load +
5130                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5131
5132                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5133         }
5134
5135         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5136
5137         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5138
5139         if (!balanced)
5140                 return 0;
5141
5142         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5143         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5144
5145         return 1;
5146 }
5147
5148 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5149 {
5150         return p->se.avg.util_avg;
5151 }
5152
5153 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5154
5155 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5156
5157 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5158 {
5159         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5160
5161         util += boosted_task_util(p);
5162
5163         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5164 }
5165
5166 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5167 {
5168         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5169         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5170
5171         if (capacity == max_capacity)
5172                 return true;
5173
5174         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5175                 return true;
5176
5177         return __task_fits(p, cpu, 0);
5178 }
5179
5180 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5181 {
5182         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5183 }
5184
5185 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5186 {
5187         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5188 }
5189
5190 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5191
5192 static unsigned long
5193 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5194 {
5195         unsigned long long margin = 0;
5196
5197         /*
5198          * Signal proportional compensation (SPC)
5199          *
5200          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5201          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5202          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5203          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5204          */
5205         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5206         margin *= boost;
5207
5208         /*
5209          * Fast integer division by constant:
5210          *  Constant   :                 (C) = 100
5211          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5212          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5213          *
5214          * Thus:
5215          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5216          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5217          *
5218          *
5219          */
5220         margin  *= 1311;
5221         margin >>= 17;
5222
5223         return margin;
5224 }
5225
5226 static inline unsigned int
5227 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5228 {
5229         unsigned int boost;
5230
5231 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5232         boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5233 #else
5234         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5235 #endif
5236         if (boost == 0)
5237                 return 0;
5238
5239         return schedtune_margin(util, boost);
5240 }
5241
5242 static inline unsigned long
5243 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5244 {
5245         unsigned int boost;
5246         unsigned long util;
5247         unsigned long margin;
5248
5249 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5250         boost = schedtune_task_boost(task);
5251 #else
5252         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5253 #endif
5254         if (boost == 0)
5255                 return 0;
5256
5257         util = task_util(task);
5258         margin = schedtune_margin(util, boost);
5259
5260         return margin;
5261 }
5262
5263 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5264
5265 static inline unsigned int
5266 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5267 {
5268         return 0;
5269 }
5270
5271 static inline unsigned int
5272 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5273 {
5274         return 0;
5275 }
5276
5277 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5278
5279 static inline unsigned long
5280 boosted_cpu_util(int cpu)
5281 {
5282         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5283         unsigned long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5284
5285         return util + margin;
5286 }
5287
5288 static inline unsigned long
5289 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5290 {
5291         unsigned long util = task_util(task);
5292         unsigned long margin = schedtune_task_margin(task);
5293
5294         return util + margin;
5295 }
5296
5297 /*
5298  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5299  * domain.
5300  */
5301 static struct sched_group *
5302 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5303                   int this_cpu, int sd_flag)
5304 {
5305         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5306         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5307         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5308         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5309         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5310         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5311         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5312
5313         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5314                 load_idx = sd->wake_idx;
5315
5316         do {
5317                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5318                 int local_group;
5319                 int i;
5320
5321                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5322                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5323                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5324                         continue;
5325
5326                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5327                                                sched_group_cpus(group));
5328
5329                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5330                 avg_load = 0;
5331
5332                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5333                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5334                         if (local_group)
5335                                 load = source_load(i, load_idx);
5336                         else
5337                                 load = target_load(i, load_idx);
5338
5339                         avg_load += load;
5340
5341                         /*
5342                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5343                          * that can fit the task.
5344                          */
5345                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5346                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5347                                 fit_group = group;
5348                         }
5349
5350                         /*
5351                          * Look for group which has most spare capacity on a
5352                          * single cpu.
5353                          */
5354                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5355                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5356                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5357                                 spare_group = group;
5358                         }
5359                 }
5360
5361                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5362                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5363
5364                 if (local_group) {
5365                         this_load = avg_load;
5366                 } else if (avg_load < min_load) {
5367                         min_load = avg_load;
5368                         idlest = group;
5369                 }
5370         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5371
5372         if (fit_group)
5373                 return fit_group;
5374
5375         if (spare_group)
5376                 return spare_group;
5377
5378         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5379                 return NULL;
5380         return idlest;
5381 }
5382
5383 /*
5384  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5385  */
5386 static int
5387 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5388 {
5389         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5390         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5391         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5392         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5393         int shallowest_idle_cpu = -1;
5394         int i;
5395
5396         /* Traverse only the allowed CPUs */
5397         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5398                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5399                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5400                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5401                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5402                                 /*
5403                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5404                                  * has the smallest exit latency irrespective
5405                                  * of any idle timestamp.
5406                                  */
5407                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5408                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5409                                 shallowest_idle_cpu = i;
5410                         } else if (idle_cpu(i) &&
5411                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5412                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5413                                 /*
5414                                  * If equal or no active idle state, then
5415                                  * the most recently idled CPU might have
5416                                  * a warmer cache.
5417                                  */
5418                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5419                                 shallowest_idle_cpu = i;
5420                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5421                                 /*
5422                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5423                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5424                                  * fallback.
5425                                  */
5426                                 shallowest_idle_cpu = i;
5427                         }
5428                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5429                         load = weighted_cpuload(i);
5430                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5431                                 min_load = load;
5432                                 least_loaded_cpu = i;
5433                         }
5434                 }
5435         }
5436
5437         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5438 }
5439
5440 /*
5441  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5442  */
5443 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5444 {
5445         struct sched_domain *sd;
5446         struct sched_group *sg;
5447         int i = task_cpu(p);
5448
5449         if (idle_cpu(target))
5450                 return target;
5451
5452         /*
5453          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5454          */
5455         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5456                 return i;
5457
5458         /*
5459          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5460          */
5461         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5462         for_each_lower_domain(sd) {
5463                 sg = sd->groups;
5464                 do {
5465                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5466                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5467                                 goto next;
5468
5469                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5470                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5471                                         goto next;
5472                         }
5473
5474                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5475                                         tsk_cpus_allowed(p));
5476                         goto done;
5477 next:
5478                         sg = sg->next;
5479                 } while (sg != sd->groups);
5480         }
5481 done:
5482         return target;
5483 }
5484
5485 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5486 {
5487         struct sched_domain *sd;
5488         struct sched_group *sg, *sg_target;
5489         int target_max_cap = INT_MAX;
5490         int target_cpu = task_cpu(p);
5491         int i;
5492
5493         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5494
5495         if (!sd)
5496                 return target;
5497
5498         sg = sd->groups;
5499         sg_target = sg;
5500
5501         /*
5502          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5503          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5504          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5505          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5506          * point.
5507          */
5508         do {
5509                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5510                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5511
5512                 /*
5513                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5514                  * Ideally we should query the energy model for the right
5515                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5516                  */
5517                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5518                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5519                         sg_target = sg;
5520                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5521                 }
5522         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5523
5524         /* Find cpu with sufficient capacity */
5525         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5526                 /*
5527                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5528                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5529                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5530                  */
5531                 int new_util = cpu_util(i) + boosted_task_util(p);
5532
5533                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5534                         continue;
5535
5536                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5537                         target_cpu = i;
5538                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5539                                 break;
5540                 }
5541
5542                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5543                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5544                         target_cpu = i;
5545         }
5546
5547         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5548                 struct energy_env eenv = {
5549                         .util_delta     = task_util(p),
5550                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5551                         .dst_cpu        = target_cpu,
5552                         .task           = p,
5553                 };
5554
5555                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5556                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5557                         return target_cpu;
5558
5559                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5560                         return task_cpu(p);
5561         }
5562
5563         return target_cpu;
5564 }
5565
5566 /*
5567  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5568  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5569  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5570  *
5571  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5572  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5573  *
5574  * Returns the target cpu number.
5575  *
5576  * preempt must be disabled.
5577  */
5578 static int
5579 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5580 {
5581         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5582         int cpu = smp_processor_id();
5583         int new_cpu = prev_cpu;
5584         int want_affine = 0;
5585         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5586
5587         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5588                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5589                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5590                               energy_aware();
5591
5592         rcu_read_lock();
5593         for_each_domain(cpu, tmp) {
5594                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5595                         break;
5596
5597                 /*
5598                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5599                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5600                  */
5601                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5602                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5603                         affine_sd = tmp;
5604                         break;
5605                 }
5606
5607                 if (tmp->flags & sd_flag)
5608                         sd = tmp;
5609                 else if (!want_affine)
5610                         break;
5611         }
5612
5613         if (affine_sd) {
5614                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5615                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5616                         new_cpu = cpu;
5617         }
5618
5619         if (!sd) {
5620                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5621                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5622                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5623                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5624
5625         } else while (sd) {
5626                 struct sched_group *group;
5627                 int weight;
5628
5629                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5630                         sd = sd->child;
5631                         continue;
5632                 }
5633
5634                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5635                 if (!group) {
5636                         sd = sd->child;
5637                         continue;
5638                 }
5639
5640                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5641                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5642                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5643                         sd = sd->child;
5644                         continue;
5645                 }
5646
5647                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5648                 cpu = new_cpu;
5649                 weight = sd->span_weight;
5650                 sd = NULL;
5651                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5652                         if (weight <= tmp->span_weight)
5653                                 break;
5654                         if (tmp->flags & sd_flag)
5655                                 sd = tmp;
5656                 }
5657                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5658         }
5659         rcu_read_unlock();
5660
5661         return new_cpu;
5662 }
5663
5664 /*
5665  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5666  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5667  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5668  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5669  */
5670 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5671 {
5672         /*
5673          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5674          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5675          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5676          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5677          * load sounds not bad.
5678          */
5679         remove_entity_load_avg(&p->se);
5680
5681         /* Tell new CPU we are migrated */
5682         p->se.avg.last_update_time = 0;
5683
5684         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5685         p->se.exec_start = 0;
5686 }
5687
5688 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5689 {
5690         remove_entity_load_avg(&p->se);
5691 }
5692 #endif /* CONFIG_SMP */
5693
5694 static unsigned long
5695 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5696 {
5697         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5698
5699         /*
5700          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5701          * to virtual-time in his units.
5702          *
5703          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5704          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5705          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5706          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5707          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5708          *
5709          * This is especially important for buddies when the leftmost
5710          * task is higher priority than the buddy.
5711          */
5712         return calc_delta_fair(gran, se);
5713 }
5714
5715 /*
5716  * Should 'se' preempt 'curr'.
5717  *
5718  *             |s1
5719  *        |s2
5720  *   |s3
5721  *         g
5722  *      |<--->|c
5723  *
5724  *  w(c, s1) = -1
5725  *  w(c, s2) =  0
5726  *  w(c, s3) =  1
5727  *
5728  */
5729 static int
5730 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5731 {
5732         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5733
5734         if (vdiff <= 0)
5735                 return -1;
5736
5737         gran = wakeup_gran(curr, se);
5738         if (vdiff > gran)
5739                 return 1;
5740
5741         return 0;
5742 }
5743
5744 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5745 {
5746         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5747                 return;
5748
5749         for_each_sched_entity(se)
5750                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5751 }
5752
5753 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5754 {
5755         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5756                 return;
5757
5758         for_each_sched_entity(se)
5759                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5760 }
5761
5762 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5763 {
5764         for_each_sched_entity(se)
5765                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5766 }
5767
5768 /*
5769  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5770  */
5771 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5772 {
5773         struct task_struct *curr = rq->curr;
5774         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5775         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5776         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5777         int next_buddy_marked = 0;
5778
5779         if (unlikely(se == pse))
5780                 return;
5781
5782         /*
5783          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5784          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5785          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5786          * next-buddy nomination below.
5787          */
5788         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5789                 return;
5790
5791         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5792                 set_next_buddy(pse);
5793                 next_buddy_marked = 1;
5794         }
5795
5796         /*
5797          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5798          * wake up path.
5799          *
5800          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5801          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5802          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5803          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5804          * below.
5805          */
5806         if (test_tsk_need_resched(curr))
5807                 return;
5808
5809         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5810         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5811             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5812                 goto preempt;
5813
5814         /*
5815          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5816          * is driven by the tick):
5817          */
5818         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5819                 return;
5820
5821         find_matching_se(&se, &pse);
5822         update_curr(cfs_rq_of(se));
5823         BUG_ON(!pse);
5824         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5825                 /*
5826                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5827                  * triggering this preemption.
5828                  */
5829                 if (!next_buddy_marked)
5830                         set_next_buddy(pse);
5831                 goto preempt;
5832         }
5833
5834         return;
5835
5836 preempt:
5837         resched_curr(rq);
5838         /*
5839          * Only set the backward buddy when the current task is still
5840          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5841          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5842          * point, either of which can * drop the rq lock.
5843          *
5844          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5845          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5846          */
5847         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5848                 return;
5849
5850         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5851                 set_last_buddy(se);
5852 }
5853
5854 static struct task_struct *
5855 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5856 {
5857         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5858         struct sched_entity *se;
5859         struct task_struct *p;
5860         int new_tasks;
5861
5862 again:
5863 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5864         if (!cfs_rq->nr_running)
5865                 goto idle;
5866
5867         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5868                 goto simple;
5869
5870         /*
5871          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5872          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5873          *
5874          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5875          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5876          */
5877
5878         do {
5879                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5880
5881                 /*
5882                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5883                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5884                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5885                  * forget we've ever seen it.
5886                  */
5887                 if (curr) {
5888                         if (curr->on_rq)
5889                                 update_curr(cfs_rq);
5890                         else
5891                                 curr = NULL;
5892
5893                         /*
5894                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5895                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5896                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5897                          * be correct.
5898                          */
5899                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5900                                 goto simple;
5901                 }
5902
5903                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5904                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5905         } while (cfs_rq);
5906
5907         p = task_of(se);
5908
5909         /*
5910          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5911          * is a different task than we started out with, try and touch the
5912          * least amount of cfs_rqs.
5913          */
5914         if (prev != p) {
5915                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5916
5917                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5918                         int se_depth = se->depth;
5919                         int pse_depth = pse->depth;
5920
5921                         if (se_depth <= pse_depth) {
5922                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5923                                 pse = parent_entity(pse);
5924                         }
5925                         if (se_depth >= pse_depth) {
5926                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5927                                 se = parent_entity(se);
5928                         }
5929                 }
5930
5931                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5932                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5933         }
5934
5935         if (hrtick_enabled(rq))
5936                 hrtick_start_fair(rq, p);
5937
5938         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5939
5940         return p;
5941 simple:
5942         cfs_rq = &rq->cfs;
5943 #endif
5944
5945         if (!cfs_rq->nr_running)
5946                 goto idle;
5947
5948         put_prev_task(rq, prev);
5949
5950         do {
5951                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5952                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5953                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5954         } while (cfs_rq);
5955
5956         p = task_of(se);
5957
5958         if (hrtick_enabled(rq))
5959                 hrtick_start_fair(rq, p);
5960
5961         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5962
5963         return p;
5964
5965 idle:
5966         rq->misfit_task = 0;
5967         /*
5968          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5969          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5970          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5971          * re-start the picking loop.
5972          */
5973         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5974         new_tasks = idle_balance(rq);
5975         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5976         /*
5977          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5978          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5979          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5980          */
5981         if (new_tasks < 0)
5982                 return RETRY_TASK;
5983
5984         if (new_tasks > 0)
5985                 goto again;
5986
5987         return NULL;
5988 }
5989
5990 /*
5991  * Account for a descheduled task:
5992  */
5993 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5994 {
5995         struct sched_entity *se = &prev->se;
5996         struct cfs_rq *cfs_rq;
5997
5998         for_each_sched_entity(se) {
5999                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6000                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6001         }
6002 }
6003
6004 /*
6005  * sched_yield() is very simple
6006  *
6007  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6008  */
6009 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6010 {
6011         struct task_struct *curr = rq->curr;
6012         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6013         struct sched_entity *se = &curr->se;
6014
6015         /*
6016          * Are we the only task in the tree?
6017          */
6018         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6019                 return;
6020
6021         clear_buddies(cfs_rq, se);
6022
6023         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6024                 update_rq_clock(rq);
6025                 /*
6026                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6027                  */
6028                 update_curr(cfs_rq);
6029                 /*
6030                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6031                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6032                  * and double the fastpath cost.
6033                  */
6034                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6035         }
6036
6037         set_skip_buddy(se);
6038 }
6039
6040 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6041 {
6042         struct sched_entity *se = &p->se;
6043
6044         /* throttled hierarchies are not runnable */
6045         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6046                 return false;
6047
6048         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6049         set_next_buddy(se);
6050
6051         yield_task_fair(rq);
6052
6053         return true;
6054 }
6055
6056 #ifdef CONFIG_SMP
6057 /**************************************************
6058  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6059  *
6060  * BASICS
6061  *
6062  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6063  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6064  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6065  *
6066  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6067  *
6068  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6069  * W_i,0 is defined as:
6070  *
6071  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6072  *
6073  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6074  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6075  *
6076  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6077  * weight:
6078  *
6079  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6080  *
6081  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6082  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6083  * can also include other factors [XXX].
6084  *
6085  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6086  * directly from (1):
6087  *
6088  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6089  *
6090  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6091  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6092  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6093  *
6094  * [XXX expand on:
6095  *     - infeasible weights;
6096  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6097  *
6098  *
6099  * SCHED DOMAINS
6100  *
6101  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6102  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6103  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6104  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6105  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6106  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6107  * the groups.
6108  *
6109  * This yields:
6110  *
6111  *     log_2 n     1     n
6112  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6113  *     i = 0      2^i   2^i
6114  *                               `- size of each group
6115  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6116  *         |         `- freq
6117  *         `- sum over all levels
6118  *
6119  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6120  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6121  *
6122  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6123  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6124  *
6125  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6126  *
6127  *             log_2 n     
6128  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6129  *             k = 0
6130  *
6131  * And you'll find that:
6132  *
6133  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6134  *
6135  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6136  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6137  * of:
6138  *
6139  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6140  *
6141  *
6142  * WORK CONSERVING
6143  *
6144  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6145  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6146  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6147  *
6148  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6149  * time.
6150  *
6151  * [XXX more?]
6152  *
6153  *
6154  * CGROUPS
6155  *
6156  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6157  *
6158  *                                s_k,i
6159  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6160  *                                 S_k
6161  *
6162  * Where
6163  *
6164  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6165  *
6166  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6167  *
6168  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6169  * property.
6170  *
6171  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6172  *      rewrite all of this once again.]
6173  */ 
6174
6175 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6176
6177 enum fbq_type { regular, remote, all };
6178
6179 enum group_type {
6180         group_other = 0,
6181         group_misfit_task,
6182         group_imbalanced,
6183         group_overloaded,
6184 };
6185
6186 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6187 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6188 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6189 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6190
6191 struct lb_env {
6192         struct sched_domain     *sd;
6193
6194         struct rq               *src_rq;
6195         int                     src_cpu;
6196
6197         int                     dst_cpu;
6198         struct rq               *dst_rq;
6199
6200         struct cpumask          *dst_grpmask;
6201         int                     new_dst_cpu;
6202         enum cpu_idle_type      idle;
6203         long                    imbalance;
6204         unsigned int            src_grp_nr_running;
6205         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6206         struct cpumask          *cpus;
6207
6208         unsigned int            flags;
6209
6210         unsigned int            loop;
6211         unsigned int            loop_break;
6212         unsigned int            loop_max;
6213
6214         enum fbq_type           fbq_type;
6215         enum group_type         busiest_group_type;
6216         struct list_head        tasks;
6217 };
6218
6219 /*
6220  * Is this task likely cache-hot:
6221  */
6222 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6223 {
6224         s64 delta;
6225
6226         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6227
6228         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6229                 return 0;
6230
6231         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6232                 return 0;
6233
6234         /*
6235          * Buddy candidates are cache hot:
6236          */
6237         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6238                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6239                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6240                 return 1;
6241
6242         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6243                 return 1;
6244         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6245                 return 0;
6246
6247         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6248
6249         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6250 }
6251
6252 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6253 /*
6254  * Returns 1, if task migration degrades locality
6255  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6256  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6257  */
6258 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6259 {
6260         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6261         unsigned long src_faults, dst_faults;
6262         int src_nid, dst_nid;
6263
6264         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6265                 return -1;
6266
6267         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6268                 return -1;
6269
6270         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6271         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6272
6273         if (src_nid == dst_nid)
6274                 return -1;
6275
6276         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6277         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6278                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6279                         return 1;
6280                 else
6281                         return -1;
6282         }
6283
6284         /* Encourage migration to the preferred node. */
6285         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6286                 return 0;
6287
6288         if (numa_group) {
6289                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6290                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6291         } else {
6292                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6293                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6294         }
6295
6296         return dst_faults < src_faults;
6297 }
6298
6299 #else
6300 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6301                                              struct lb_env *env)
6302 {
6303         return -1;
6304 }
6305 #endif
6306
6307 /*
6308  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6309  */
6310 static
6311 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6312 {
6313         int tsk_cache_hot;
6314
6315         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6316
6317         /*
6318          * We do not migrate tasks that are:
6319          * 1) throttled_lb_pair, or
6320          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6321          * 3) running (obviously), or
6322          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6323          */
6324         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6325                 return 0;
6326
6327         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6328                 int cpu;
6329
6330                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6331
6332                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6333
6334                 /*
6335                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6336                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6337                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6338                  *
6339                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6340                  * one in current iteration.
6341                  */
6342                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6343                         return 0;
6344
6345                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6346                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6347                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6348                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6349                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6350                                 break;
6351                         }
6352                 }
6353
6354                 return 0;
6355         }
6356
6357         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6358         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6359
6360         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6361                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6362                 return 0;
6363         }
6364
6365         /*
6366          * Aggressive migration if:
6367          * 1) destination numa is preferred
6368          * 2) task is cache cold, or
6369          * 3) too many balance attempts have failed.
6370          */
6371         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6372         if (tsk_cache_hot == -1)
6373                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6374
6375         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6376             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6377                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6378                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6379                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6380                 }
6381                 return 1;
6382         }
6383
6384         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6385         return 0;
6386 }
6387
6388 /*
6389  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6390  */
6391 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6392 {
6393         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6394
6395         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6396         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6397         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6398 }
6399
6400 /*
6401  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6402  * part of active balancing operations within "domain".
6403  *
6404  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6405  */
6406 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6407 {
6408         struct task_struct *p, *n;
6409
6410         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6411
6412         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6413                 if (!can_migrate_task(p, env))
6414                         continue;
6415
6416                 detach_task(p, env);
6417
6418                 /*
6419                  * Right now, this is only the second place where
6420                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6421                  * so we can safely collect stats here rather than
6422                  * inside detach_tasks().
6423                  */
6424                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6425                 return p;
6426         }
6427         return NULL;
6428 }
6429
6430 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6431
6432 /*
6433  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6434  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6435  *
6436  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6437  */
6438 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6439 {
6440         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6441         struct task_struct *p;
6442         unsigned long load;
6443         int detached = 0;
6444
6445         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6446
6447         if (env->imbalance <= 0)
6448                 return 0;
6449
6450         while (!list_empty(tasks)) {
6451                 /*
6452                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6453                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6454                  */
6455                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6456                         break;
6457
6458                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6459
6460                 env->loop++;
6461                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6462                 if (env->loop > env->loop_max)
6463                         break;
6464
6465                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6466                 if (env->loop > env->loop_break) {
6467                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6468                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6469                         break;
6470                 }
6471
6472                 if (!can_migrate_task(p, env))
6473                         goto next;
6474
6475                 load = task_h_load(p);
6476
6477                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6478                         goto next;
6479
6480                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6481                         goto next;
6482
6483                 detach_task(p, env);
6484                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6485
6486                 detached++;
6487                 env->imbalance -= load;
6488
6489 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6490                 /*
6491                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6492                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6493                  * the critical section.
6494                  */
6495                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6496                         break;
6497 #endif
6498
6499                 /*
6500                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6501                  * weighted load.
6502                  */
6503                 if (env->imbalance <= 0)
6504                         break;
6505
6506                 continue;
6507 next:
6508                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6509         }
6510
6511         /*
6512          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6513          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6514          * than inside detach_one_task().
6515          */
6516         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6517
6518         return detached;
6519 }
6520
6521 /*
6522  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6523  */
6524 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6525 {
6526         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6527
6528         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6529         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6530         activate_task(rq, p, 0);
6531         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6532 }
6533
6534 /*
6535  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6536  * its new rq.
6537  */
6538 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6539 {
6540         raw_spin_lock(&rq->lock);
6541         attach_task(rq, p);
6542         /*
6543          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6544          */
6545         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6546         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6547 }
6548
6549 /*
6550  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6551  * new rq.
6552  */
6553 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6554 {
6555         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6556         struct task_struct *p;
6557
6558         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6559
6560         while (!list_empty(tasks)) {
6561                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6562                 list_del_init(&p->se.group_node);
6563
6564                 attach_task(env->dst_rq, p);
6565         }
6566
6567         /*
6568          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6569          */
6570         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6571
6572         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6573 }
6574
6575 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6576 static void update_blocked_averages(int cpu)
6577 {
6578         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6579         struct cfs_rq *cfs_rq;
6580         unsigned long flags;
6581
6582         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6583         update_rq_clock(rq);
6584
6585         /*
6586          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6587          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6588          */
6589         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6590                 /* throttled entities do not contribute to load */
6591                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6592                         continue;
6593
6594                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6595                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6596         }
6597         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6598 }
6599
6600 /*
6601  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6602  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6603  * group is a fraction of its parents load.
6604  */
6605 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6606 {
6607         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6608         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6609         unsigned long now = jiffies;
6610         unsigned long load;
6611
6612         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6613                 return;
6614
6615         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6616         for_each_sched_entity(se) {
6617                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6618                 cfs_rq->h_load_next = se;
6619                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6620                         break;
6621         }
6622
6623         if (!se) {
6624                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6625                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6626         }
6627
6628         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6629                 load = cfs_rq->h_load;
6630                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6631                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6632                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6633                 cfs_rq->h_load = load;
6634                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6635         }
6636 }
6637
6638 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6639 {
6640         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6641
6642         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6643         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6644                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6645 }
6646 #else
6647 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6648 {
6649         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6650         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6651         unsigned long flags;
6652
6653         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6654         update_rq_clock(rq);
6655         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6656         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6657 }
6658
6659 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6660 {
6661         return p->se.avg.load_avg;
6662 }
6663 #endif
6664
6665 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6666
6667 /*
6668  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6669  */
6670 struct sg_lb_stats {
6671         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6672         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6673         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6674         unsigned long load_per_task;
6675         unsigned long group_capacity;
6676         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6677         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6678         unsigned int idle_cpus;
6679         unsigned int group_weight;
6680         enum group_type group_type;
6681         int group_no_capacity;
6682         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6683 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6684         unsigned int nr_numa_running;
6685         unsigned int nr_preferred_running;
6686 #endif
6687 };
6688
6689 /*
6690  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6691  *               during load balancing.
6692  */
6693 struct sd_lb_stats {
6694         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6695         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6696         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6697         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6698         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6699
6700         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6701         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6702 };
6703
6704 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6705 {
6706         /*
6707          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6708          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6709          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6710          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6711          */
6712         *sds = (struct sd_lb_stats){
6713                 .busiest = NULL,
6714                 .local = NULL,
6715                 .total_load = 0UL,
6716                 .total_capacity = 0UL,
6717                 .busiest_stat = {
6718                         .avg_load = 0UL,
6719                         .sum_nr_running = 0,
6720                         .group_type = group_other,
6721                 },
6722         };
6723 }
6724
6725 /**
6726  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6727  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6728  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6729  *
6730  * Return: The load index.
6731  */
6732 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6733                                         enum cpu_idle_type idle)
6734 {
6735         int load_idx;
6736
6737         switch (idle) {
6738         case CPU_NOT_IDLE:
6739                 load_idx = sd->busy_idx;
6740                 break;
6741
6742         case CPU_NEWLY_IDLE:
6743                 load_idx = sd->newidle_idx;
6744                 break;
6745         default:
6746                 load_idx = sd->idle_idx;
6747                 break;
6748         }
6749
6750         return load_idx;
6751 }
6752
6753 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6754 {
6755         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6756         u64 total, used, age_stamp, avg;
6757         s64 delta;
6758
6759         /*
6760          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6761          * we read them once before doing sanity checks on them.
6762          */
6763         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6764         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6765         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6766
6767         if (unlikely(delta < 0))
6768                 delta = 0;
6769
6770         total = sched_avg_period() + delta;
6771
6772         used = div_u64(avg, total);
6773
6774         /*
6775          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6776          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6777          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6778          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6779          */
6780         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6781
6782         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6783                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6784
6785         return 1;
6786 }
6787
6788 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6789 {
6790         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6791         mcc->val = 0;
6792         mcc->cpu = -1;
6793 }
6794
6795 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6796 {
6797         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6798         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6799         struct max_cpu_capacity *mcc;
6800         unsigned long max_capacity;
6801         int max_cap_cpu;
6802         unsigned long flags;
6803
6804         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6805
6806         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6807
6808         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6809         max_capacity = mcc->val;
6810         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6811
6812         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6813             (max_capacity < capacity)) {
6814                 mcc->val = capacity;
6815                 mcc->cpu = cpu;
6816 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6817                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6818                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6819                 goto skip_unlock;
6820 #endif
6821         }
6822         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6823
6824 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6825         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6826         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6827
6828         if (!capacity)
6829                 capacity = 1;
6830
6831         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6832         sdg->sgc->capacity = capacity;
6833         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6834 }
6835
6836 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6837 {
6838         struct sched_domain *child = sd->child;
6839         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6840         unsigned long capacity, max_capacity;
6841         unsigned long interval;
6842
6843         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6844         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6845         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6846
6847         if (!child) {
6848                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6849                 return;
6850         }
6851
6852         capacity = 0;
6853         max_capacity = 0;
6854
6855         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6856                 /*
6857                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6858                  * span the current group.
6859                  */
6860
6861                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6862                         struct sched_group_capacity *sgc;
6863                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6864
6865                         /*
6866                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6867                          * gets here before we've attached the domains to the
6868                          * runqueues.
6869                          *
6870                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6871                          * in update_cpu_capacity().
6872                          *
6873                          * This avoids capacity from being 0 and
6874                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6875                          */
6876                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6877                                 capacity += capacity_of(cpu);
6878                         } else {
6879                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6880                                 capacity += sgc->capacity;
6881                         }
6882
6883                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6884                 }
6885         } else  {
6886                 /*
6887                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6888                  * span the current group.
6889                  */ 
6890
6891                 group = child->groups;
6892                 do {
6893                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6894
6895                         capacity += sgc->capacity;
6896                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6897                         group = group->next;
6898                 } while (group != child->groups);
6899         }
6900
6901         sdg->sgc->capacity = capacity;
6902         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6903 }
6904
6905 /*
6906  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6907  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6908  * Return true is the capacity is reduced
6909  */
6910 static inline int
6911 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6912 {
6913         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6914                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6915 }
6916
6917 /*
6918  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6919  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6920  *
6921  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6922  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6923  * Something like:
6924  *
6925  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6926  *              *     * * *
6927  *
6928  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6929  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6930  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6931  *
6932  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6933  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6934  * moving tasks due to affinity constraints.
6935  *
6936  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6937  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6938  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6939  * to create an effective group imbalance.
6940  *
6941  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6942  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6943  * subtle and fragile situation.
6944  */
6945
6946 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6947 {
6948         return group->sgc->imbalance;
6949 }
6950
6951 /*
6952  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6953  * be used by some tasks.
6954  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6955  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6956  * available capacity for CFS tasks.
6957  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6958  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6959  * capacity in meaningful for the load balancer.
6960  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6961  * any benefit for the load balance.
6962  */
6963 static inline bool
6964 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6965 {
6966         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6967                 return true;
6968
6969         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6970                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6971                 return true;
6972
6973         return false;
6974 }
6975
6976 /*
6977  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6978  *  handle.
6979  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6980  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6981  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6982  *  false.
6983  */
6984 static inline bool
6985 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6986 {
6987         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6988                 return false;
6989
6990         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6991                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6992                 return true;
6993
6994         return false;
6995 }
6996
6997
6998 /*
6999  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7000  * per-cpu capacity than sched_group ref.
7001  */
7002 static inline bool
7003 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7004 {
7005         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
7006                                                         ref->sgc->max_capacity;
7007 }
7008
7009 static inline enum
7010 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7011                           struct sg_lb_stats *sgs)
7012 {
7013         if (sgs->group_no_capacity)
7014                 return group_overloaded;
7015
7016         if (sg_imbalanced(group))
7017                 return group_imbalanced;
7018
7019         if (sgs->group_misfit_task)
7020                 return group_misfit_task;
7021
7022         return group_other;
7023 }
7024
7025 /**
7026  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7027  * @env: The load balancing environment.
7028  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7029  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7030  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7031  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7032  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7033  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7034  */
7035 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7036                         struct sched_group *group, int load_idx,
7037                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7038                         bool *overload, bool *overutilized)
7039 {
7040         unsigned long load;
7041         int i;
7042
7043         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7044
7045         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7046                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7047
7048                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7049                 if (local_group)
7050                         load = target_load(i, load_idx);
7051                 else
7052                         load = source_load(i, load_idx);
7053
7054                 sgs->group_load += load;
7055                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7056                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7057
7058                 if (rq->nr_running > 1)
7059                         *overload = true;
7060
7061 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7062                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7063                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7064 #endif
7065                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7066                 if (idle_cpu(i))
7067                         sgs->idle_cpus++;
7068
7069                 if (cpu_overutilized(i)) {
7070                         *overutilized = true;
7071                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7072                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7073                 }
7074         }
7075
7076         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7077         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7078         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7079
7080         if (sgs->sum_nr_running)
7081                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7082
7083         sgs->group_weight = group->group_weight;
7084
7085         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7086         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7087 }
7088
7089 /**
7090  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7091  * @env: The load balancing environment.
7092  * @sds: sched_domain statistics
7093  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7094  * @sgs: sched_group statistics
7095  *
7096  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7097  * busiest group.
7098  *
7099  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7100  * busiest group. %false otherwise.
7101  */
7102 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7103                                    struct sd_lb_stats *sds,
7104                                    struct sched_group *sg,
7105                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7106 {
7107         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7108
7109         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7110                 return true;
7111
7112         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7113                 return false;
7114
7115         /*
7116          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7117          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7118          */
7119         if (sgs->group_type == group_other &&
7120             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7121                 return false;
7122
7123         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7124                 return false;
7125
7126         /*
7127          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7128          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7129          */
7130         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7131             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7132                 return false;
7133
7134         /* This is the busiest node in its class. */
7135         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7136                 return true;
7137
7138         /*
7139          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7140          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7141          * higher than ourself as busy.
7142          */
7143         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7144                 if (!sds->busiest)
7145                         return true;
7146
7147                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7148                         return true;
7149         }
7150
7151         return false;
7152 }
7153
7154 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7155 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7156 {
7157         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7158                 return regular;
7159         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7160                 return remote;
7161         return all;
7162 }
7163
7164 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7165 {
7166         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7167                 return regular;
7168         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7169                 return remote;
7170         return all;
7171 }
7172 #else
7173 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7174 {
7175         return all;
7176 }
7177
7178 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7179 {
7180         return regular;
7181 }
7182 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7183
7184 /**
7185  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7186  * @env: The load balancing environment.
7187  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7188  */
7189 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7190 {
7191         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7192         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7193         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7194         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7195         bool overload = false, overutilized = false;
7196
7197         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7198                 prefer_sibling = 1;
7199
7200         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7201
7202         do {
7203                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7204                 int local_group;
7205
7206                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7207                 if (local_group) {
7208                         sds->local = sg;
7209                         sgs = &sds->local_stat;
7210
7211                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7212                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7213                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7214                 }
7215
7216                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7217                                                 &overload, &overutilized);
7218
7219                 if (local_group)
7220                         goto next_group;
7221
7222                 /*
7223                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7224                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7225                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7226                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7227                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7228                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7229                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7230                  * the tasks on the system).
7231                  */
7232                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7233                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7234                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7235                         sgs->group_no_capacity = 1;
7236                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7237                 }
7238
7239                 /*
7240                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7241                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7242                  */
7243                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7244                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7245                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7246                         sgs->group_type = group_other;
7247
7248                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7249                         sds->busiest = sg;
7250                         sds->busiest_stat = *sgs;
7251                 }
7252
7253 next_group:
7254                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7255                 sds->total_load += sgs->group_load;
7256                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7257
7258                 sg = sg->next;
7259         } while (sg != env->sd->groups);
7260
7261         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7262                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7263
7264         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7265
7266         if (!env->sd->parent) {
7267                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7268                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7269                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7270
7271                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7272                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7273                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7274         } else {
7275                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7276                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7277         }
7278 }
7279
7280 /**
7281  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7282  *                      sched doman.
7283  *
7284  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7285  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7286  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7287  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7288  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7289  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7290  *
7291  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7292  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7293  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7294  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7295  * number.
7296  *
7297  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7298  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7299  *
7300  * @env: The load balancing environment.
7301  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7302  */
7303 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7304 {
7305         int busiest_cpu;
7306
7307         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7308                 return 0;
7309
7310         if (!sds->busiest)
7311                 return 0;
7312
7313         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7314         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7315                 return 0;
7316
7317         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7318                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7319                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7320
7321         return 1;
7322 }
7323
7324 /**
7325  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7326  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7327  *                      load balancing.
7328  * @env: The load balancing environment.
7329  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7330  */
7331 static inline
7332 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7333 {
7334         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7335         unsigned int imbn = 2;
7336         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7337         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7338
7339         local = &sds->local_stat;
7340         busiest = &sds->busiest_stat;
7341
7342         if (!local->sum_nr_running)
7343                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7344         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7345                 imbn = 1;
7346
7347         scaled_busy_load_per_task =
7348                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7349                 busiest->group_capacity;
7350
7351         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7352             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7353                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7354                 return;
7355         }
7356
7357         /*
7358          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7359          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7360          * moving them.
7361          */
7362
7363         capa_now += busiest->group_capacity *
7364                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7365         capa_now += local->group_capacity *
7366                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7367         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7368
7369         /* Amount of load we'd subtract */
7370         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7371                 capa_move += busiest->group_capacity *
7372                             min(busiest->load_per_task,
7373                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7374         }
7375
7376         /* Amount of load we'd add */
7377         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7378             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7379                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7380                       local->group_capacity;
7381         } else {
7382                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7383                       local->group_capacity;
7384         }
7385         capa_move += local->group_capacity *
7386                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7387         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7388
7389         /* Move if we gain throughput */
7390         if (capa_move > capa_now)
7391                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7392 }
7393
7394 /**
7395  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7396  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7397  * @env: load balance environment
7398  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7399  */
7400 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7401 {
7402         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7403         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7404
7405         local = &sds->local_stat;
7406         busiest = &sds->busiest_stat;
7407
7408         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7409                 /*
7410                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7411                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7412                  */
7413                 busiest->load_per_task =
7414                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7415         }
7416
7417         /*
7418          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7419          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7420          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7421          */
7422         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7423             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7424                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7425                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7426                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7427                         return;
7428                 }
7429
7430                 /*
7431                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7432                  * cycles to maximize throughput
7433                  */
7434                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7435                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7436                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7437                         return;
7438                 }
7439
7440                 env->imbalance = 0;
7441                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7442         }
7443
7444         /*
7445          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7446          */
7447         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7448             local->group_type   == group_overloaded) {
7449                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7450                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7451                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7452                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7453                 else
7454                         load_above_capacity = ~0UL;
7455         }
7456
7457         /*
7458          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7459          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7460          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7461          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7462          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7463          * for the minimum possible imbalance.
7464          */
7465         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7466
7467         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7468         env->imbalance = min(
7469                 max_pull * busiest->group_capacity,
7470                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7471         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7472
7473         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7474         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7475                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7476                                      busiest->group_misfit_task);
7477
7478         /*
7479          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7480          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7481          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7482          * moved
7483          */
7484         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7485                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7486 }
7487
7488 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7489
7490 /**
7491  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7492  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7493  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7494  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7495  * such a group exists.
7496  *
7497  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7498  * to restore balance.
7499  *
7500  * @env: The load balancing environment.
7501  *
7502  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7503  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7504  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7505  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7506  */
7507 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7508 {
7509         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7510         struct sd_lb_stats sds;
7511
7512         init_sd_lb_stats(&sds);
7513
7514         /*
7515          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7516          * this level.
7517          */
7518         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7519
7520         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7521                 goto out_balanced;
7522
7523         local = &sds.local_stat;
7524         busiest = &sds.busiest_stat;
7525
7526         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7527         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7528             check_asym_packing(env, &sds))
7529                 return sds.busiest;
7530
7531         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7532         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7533                 goto out_balanced;
7534
7535         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7536                                                 / sds.total_capacity;
7537
7538         /*
7539          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7540          * work because they assume all things are equal, which typically
7541          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7542          */
7543         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7544                 goto force_balance;
7545
7546         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7547         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7548             busiest->group_no_capacity)
7549                 goto force_balance;
7550
7551         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7552         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7553                 goto force_balance;
7554         }
7555
7556         /*
7557          * If the local group is busier than the selected busiest group
7558          * don't try and pull any tasks.
7559          */
7560         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7561                 goto out_balanced;
7562
7563         /*
7564          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7565          * average load.
7566          */
7567         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7568                 goto out_balanced;
7569
7570         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7571                 /*
7572                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7573                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7574                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7575                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7576                  * might end up to just move the imbalance on another group
7577                  */
7578                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7579                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7580                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7581                         goto out_balanced;
7582         } else {
7583                 /*
7584                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7585                  * imbalance_pct to be conservative.
7586                  */
7587                 if (100 * busiest->avg_load <=
7588                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7589                         goto out_balanced;
7590         }
7591
7592 force_balance:
7593         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7594         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7595         calculate_imbalance(env, &sds);
7596         return sds.busiest;
7597
7598 out_balanced:
7599         env->imbalance = 0;
7600         return NULL;
7601 }
7602
7603 /*
7604  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7605  */
7606 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7607                                      struct sched_group *group)
7608 {
7609         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7610         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7611         int i;
7612
7613         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7614                 unsigned long capacity, wl;
7615                 enum fbq_type rt;
7616
7617                 rq = cpu_rq(i);
7618                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7619
7620                 /*
7621                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7622                  *  - regular: there are !numa tasks
7623                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7624                  *  - all:     there is no distinction
7625                  *
7626                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7627                  * ignore those when there's better options.
7628                  *
7629                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7630                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7631                  * queue by moving tasks around inside the node.
7632                  *
7633                  * If we cannot move enough load due to this classification
7634                  * the next pass will adjust the group classification and
7635                  * allow migration of more tasks.
7636                  *
7637                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7638                  */
7639                 if (rt > env->fbq_type)
7640                         continue;
7641
7642                 capacity = capacity_of(i);
7643
7644                 wl = weighted_cpuload(i);
7645
7646                 /*
7647                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7648                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7649                  */
7650
7651                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7652                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7653                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7654                         continue;
7655
7656                 /*
7657                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7658                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7659                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7660                  * potentially running at a lower capacity.
7661                  *
7662                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7663                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7664                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7665                  * our previous maximum.
7666                  */
7667                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7668                         busiest_load = wl;
7669                         busiest_capacity = capacity;
7670                         busiest = rq;
7671                 }
7672         }
7673
7674         return busiest;
7675 }
7676
7677 /*
7678  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7679  * so long as it is large enough.
7680  */
7681 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7682
7683 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7684 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7685
7686 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7687 {
7688         struct sched_domain *sd = env->sd;
7689
7690         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7691
7692                 /*
7693                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7694                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7695                  * lowest numbered CPUs.
7696                  */
7697                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7698                         return 1;
7699         }
7700
7701         /*
7702          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7703          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7704          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7705          * available on dst_cpu.
7706          */
7707         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7708             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7709                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7710                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7711                         return 1;
7712         }
7713
7714         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7715                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7716                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7717                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7718                         return 1;
7719         }
7720
7721         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7722 }
7723
7724 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7725
7726 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7727 {
7728         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7729         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7730         int cpu, balance_cpu = -1;
7731
7732         /*
7733          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7734          * to do the newly idle load balance.
7735          */
7736         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7737                 return 1;
7738
7739         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7740         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7741         /* Try to find first idle cpu */
7742         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7743                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7744                         continue;
7745
7746                 balance_cpu = cpu;
7747                 break;
7748         }
7749
7750         if (balance_cpu == -1)
7751                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7752
7753         /*
7754          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7755          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7756          */
7757         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7758 }
7759
7760 /*
7761  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7762  * tasks if there is an imbalance.
7763  */
7764 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7765                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7766                         int *continue_balancing)
7767 {
7768         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7769         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7770         struct sched_group *group;
7771         struct rq *busiest;
7772         unsigned long flags;
7773         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7774
7775         struct lb_env env = {
7776                 .sd             = sd,
7777                 .dst_cpu        = this_cpu,
7778                 .dst_rq         = this_rq,
7779                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7780                 .idle           = idle,
7781                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7782                 .cpus           = cpus,
7783                 .fbq_type       = all,
7784                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7785         };
7786
7787         /*
7788          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7789          * other cpus in our group
7790          */
7791         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7792                 env.dst_grpmask = NULL;
7793
7794         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7795
7796         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7797
7798 redo:
7799         if (!should_we_balance(&env)) {
7800                 *continue_balancing = 0;
7801                 goto out_balanced;
7802         }
7803
7804         group = find_busiest_group(&env);
7805         if (!group) {
7806                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7807                 goto out_balanced;
7808         }
7809
7810         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7811         if (!busiest) {
7812                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7813                 goto out_balanced;
7814         }
7815
7816         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7817
7818         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7819
7820         env.src_cpu = busiest->cpu;
7821         env.src_rq = busiest;
7822
7823         ld_moved = 0;
7824         if (busiest->nr_running > 1) {
7825                 /*
7826                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7827                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7828                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7829                  * correctly treated as an imbalance.
7830                  */
7831                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7832                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7833
7834 more_balance:
7835                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7836
7837                 /*
7838                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7839                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7840                  */
7841                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7842                 /*
7843                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7844                  */
7845                 if (cur_ld_moved)
7846                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7847
7848                 /*
7849                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7850                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7851                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7852                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7853                  * See task_rq_lock() family for the details.
7854                  */
7855
7856                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7857
7858                 if (cur_ld_moved) {
7859                         attach_tasks(&env);
7860                         ld_moved += cur_ld_moved;
7861                 }
7862
7863                 local_irq_restore(flags);
7864
7865                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7866                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7867                         goto more_balance;
7868                 }
7869
7870                 /*
7871                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7872                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7873                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7874                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7875                  * sched_group.
7876                  *
7877                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7878                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7879                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7880                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7881                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7882                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7883                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7884                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7885                  * This however should not happen so much in practice and
7886                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7887                  * excess load moved.
7888                  */
7889                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7890
7891                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7892                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7893
7894                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7895                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7896                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7897                         env.loop         = 0;
7898                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7899
7900                         /*
7901                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7902                          * need to continue with same src_cpu.
7903                          */
7904                         goto more_balance;
7905                 }
7906
7907                 /*
7908                  * We failed to reach balance because of affinity.
7909                  */
7910                 if (sd_parent) {
7911                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7912
7913                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7914                                 *group_imbalance = 1;
7915                 }
7916
7917                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7918                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7919                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7920                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7921                                 env.loop = 0;
7922                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7923                                 goto redo;
7924                         }
7925                         goto out_all_pinned;
7926                 }
7927         }
7928
7929         if (!ld_moved) {
7930                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7931                 /*
7932                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7933                  * We do not want newidle balance, which can be very
7934                  * frequent, pollute the failure counter causing
7935                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7936                  */
7937                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7938                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7939                                 sd->nr_balance_failed++;
7940
7941                 if (need_active_balance(&env)) {
7942                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7943
7944                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7945                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7946                          * moved to this_cpu
7947                          */
7948                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7949                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7950                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7951                                                             flags);
7952                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7953                                 goto out_one_pinned;
7954                         }
7955
7956                         /*
7957                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7958                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7959                          * only after active load balance is finished.
7960                          */
7961                         if (!busiest->active_balance) {
7962                                 busiest->active_balance = 1;
7963                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7964                                 active_balance = 1;
7965                         }
7966                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7967
7968                         if (active_balance) {
7969                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7970                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7971                                         &busiest->active_balance_work);
7972                         }
7973
7974                         /*
7975                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7976                          * counter.
7977                          */
7978                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7979                 }
7980         } else
7981                 sd->nr_balance_failed = 0;
7982
7983         if (likely(!active_balance)) {
7984                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7985                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7986         } else {
7987                 /*
7988                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7989                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7990                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7991                  * detach_tasks).
7992                  */
7993                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7994                         sd->balance_interval *= 2;
7995         }
7996
7997         goto out;
7998
7999 out_balanced:
8000         /*
8001          * We reach balance although we may have faced some affinity
8002          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8003          */
8004         if (sd_parent) {
8005                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8006
8007                 if (*group_imbalance)
8008                         *group_imbalance = 0;
8009         }
8010
8011 out_all_pinned:
8012         /*
8013          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8014          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8015          * can try to migrate them.
8016          */
8017         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
8018
8019         sd->nr_balance_failed = 0;
8020
8021 out_one_pinned:
8022         /* tune up the balancing interval */
8023         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8024                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8025                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8026                 sd->balance_interval *= 2;
8027
8028         ld_moved = 0;
8029 out:
8030         return ld_moved;
8031 }
8032
8033 static inline unsigned long
8034 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8035 {
8036         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8037
8038         if (cpu_busy)
8039                 interval *= sd->busy_factor;
8040
8041         /* scale ms to jiffies */
8042         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8043         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8044
8045         return interval;
8046 }
8047
8048 static inline void
8049 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8050 {
8051         unsigned long interval, next;
8052
8053         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8054         next = sd->last_balance + interval;
8055
8056         if (time_after(*next_balance, next))
8057                 *next_balance = next;
8058 }
8059
8060 /*
8061  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8062  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8063  */
8064 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8065 {
8066         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8067         int this_cpu = this_rq->cpu;
8068         struct sched_domain *sd;
8069         int pulled_task = 0;
8070         u64 curr_cost = 0;
8071
8072         idle_enter_fair(this_rq);
8073
8074         /*
8075          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8076          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8077          */
8078         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8079
8080         if (!energy_aware() &&
8081             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8082              !this_rq->rd->overload)) {
8083                 rcu_read_lock();
8084                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8085                 if (sd)
8086                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8087                 rcu_read_unlock();
8088
8089                 goto out;
8090         }
8091
8092         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8093
8094         update_blocked_averages(this_cpu);
8095         rcu_read_lock();
8096         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8097                 int continue_balancing = 1;
8098                 u64 t0, domain_cost;
8099
8100                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8101                         continue;
8102
8103                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8104                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8105                         break;
8106                 }
8107
8108                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8109                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8110
8111                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8112                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8113                                                    &continue_balancing);
8114
8115                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8116                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8117                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8118
8119                         curr_cost += domain_cost;
8120                 }
8121
8122                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8123
8124                 /*
8125                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8126                  * now runnable tasks on this rq.
8127                  */
8128                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8129                         break;
8130         }
8131         rcu_read_unlock();
8132
8133         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8134
8135         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8136                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8137
8138         /*
8139          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8140          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8141          * pretend we pulled a task.
8142          */
8143         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8144                 pulled_task = 1;
8145
8146 out:
8147         /* Move the next balance forward */
8148         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8149                 this_rq->next_balance = next_balance;
8150
8151         /* Is there a task of a high priority class? */
8152         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8153                 pulled_task = -1;
8154
8155         if (pulled_task) {
8156                 idle_exit_fair(this_rq);
8157                 this_rq->idle_stamp = 0;
8158         }
8159
8160         return pulled_task;
8161 }
8162
8163 /*
8164  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8165  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8166  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8167  * avoids physical / logical imbalances.
8168  */
8169 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8170 {
8171         struct rq *busiest_rq = data;
8172         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8173         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8174         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8175         struct sched_domain *sd;
8176         struct task_struct *p = NULL;
8177
8178         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8179
8180         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8181         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8182                      !busiest_rq->active_balance))
8183                 goto out_unlock;
8184
8185         /* Is there any task to move? */
8186         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8187                 goto out_unlock;
8188
8189         /*
8190          * This condition is "impossible", if it occurs
8191          * we need to fix it. Originally reported by
8192          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8193          */
8194         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8195
8196         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8197         rcu_read_lock();
8198         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8199                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8200                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8201                                 break;
8202         }
8203
8204         if (likely(sd)) {
8205                 struct lb_env env = {
8206                         .sd             = sd,
8207                         .dst_cpu        = target_cpu,
8208                         .dst_rq         = target_rq,
8209                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8210                         .src_rq         = busiest_rq,
8211                         .idle           = CPU_IDLE,
8212                 };
8213
8214                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8215
8216                 p = detach_one_task(&env);
8217                 if (p) {
8218                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8219                         /*
8220                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8221                          */
8222                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8223                 }
8224                 else
8225                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8226         }
8227         rcu_read_unlock();
8228 out_unlock:
8229         busiest_rq->active_balance = 0;
8230         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8231
8232         if (p)
8233                 attach_one_task(target_rq, p);
8234
8235         local_irq_enable();
8236
8237         return 0;
8238 }
8239
8240 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8241 {
8242         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8243 }
8244
8245 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8246 /*
8247  * idle load balancing details
8248  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8249  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8250  *   load balancing for all the idle CPUs.
8251  */
8252 static struct {
8253         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8254         atomic_t nr_cpus;
8255         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8256 } nohz ____cacheline_aligned;
8257
8258 static inline int find_new_ilb(void)
8259 {
8260         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8261
8262         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8263                 return ilb;
8264
8265         return nr_cpu_ids;
8266 }
8267
8268 /*
8269  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8270  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8271  * CPU (if there is one).
8272  */
8273 static void nohz_balancer_kick(void)
8274 {
8275         int ilb_cpu;
8276
8277         nohz.next_balance++;
8278
8279         ilb_cpu = find_new_ilb();
8280
8281         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8282                 return;
8283
8284         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8285                 return;
8286         /*
8287          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8288          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8289          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8290          * will be run before returning from the IPI.
8291          */
8292         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8293         return;
8294 }
8295
8296 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8297 {
8298         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8299                 /*
8300                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8301                  */
8302                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8303                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8304                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8305                 }
8306                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8307         }
8308 }
8309
8310 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8311 {
8312         struct sched_domain *sd;
8313         int cpu = smp_processor_id();
8314
8315         rcu_read_lock();
8316         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8317
8318         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8319                 goto unlock;
8320         sd->nohz_idle = 0;
8321
8322         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8323 unlock:
8324         rcu_read_unlock();
8325 }
8326
8327 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8328 {
8329         struct sched_domain *sd;
8330         int cpu = smp_processor_id();
8331
8332         rcu_read_lock();
8333         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8334
8335         if (!sd || sd->nohz_idle)
8336                 goto unlock;
8337         sd->nohz_idle = 1;
8338
8339         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8340 unlock:
8341         rcu_read_unlock();
8342 }
8343
8344 /*
8345  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8346  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8347  */
8348 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8349 {
8350         /*
8351          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8352          */
8353         if (!cpu_active(cpu))
8354                 return;
8355
8356         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8357                 return;
8358
8359         /*
8360          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8361          */
8362         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8363                 return;
8364
8365         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8366         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8367         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8368 }
8369
8370 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8371                                         unsigned long action, void *hcpu)
8372 {
8373         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8374         case CPU_DYING:
8375                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8376                 return NOTIFY_OK;
8377         default:
8378                 return NOTIFY_DONE;
8379         }
8380 }
8381 #endif
8382
8383 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8384
8385 /*
8386  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8387  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8388  */
8389 void update_max_interval(void)
8390 {
8391         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8392 }
8393
8394 /*
8395  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8396  * and initiates a balancing operation if so.
8397  *
8398  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8399  */
8400 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8401 {
8402         int continue_balancing = 1;
8403         int cpu = rq->cpu;
8404         unsigned long interval;
8405         struct sched_domain *sd;
8406         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8407         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8408         int update_next_balance = 0;
8409         int need_serialize, need_decay = 0;
8410         u64 max_cost = 0;
8411
8412         update_blocked_averages(cpu);
8413
8414         rcu_read_lock();
8415         for_each_domain(cpu, sd) {
8416                 /*
8417                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8418                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8419                  */
8420                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8421                         sd->max_newidle_lb_cost =
8422                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8423                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8424                         need_decay = 1;
8425                 }
8426                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8427
8428                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8429                         continue;
8430
8431                 /*
8432                  * Stop the load balance at this level. There is another
8433                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8434                  * actively.
8435                  */
8436                 if (!continue_balancing) {
8437                         if (need_decay)
8438                                 continue;
8439                         break;
8440                 }
8441
8442                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8443
8444                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8445                 if (need_serialize) {
8446                         if (!spin_trylock(&balancing))
8447                                 goto out;
8448                 }
8449
8450                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8451                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8452                                 /*
8453                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8454                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8455                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8456                                  */
8457                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8458                         }
8459                         sd->last_balance = jiffies;
8460                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8461                 }
8462                 if (need_serialize)
8463                         spin_unlock(&balancing);
8464 out:
8465                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8466                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8467                         update_next_balance = 1;
8468                 }
8469         }
8470         if (need_decay) {
8471                 /*
8472                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8473                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8474                  */
8475                 rq->max_idle_balance_cost =
8476                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8477         }
8478         rcu_read_unlock();
8479
8480         /*
8481          * next_balance will be updated only when there is a need.
8482          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8483          * updated.
8484          */
8485         if (likely(update_next_balance)) {
8486                 rq->next_balance = next_balance;
8487
8488 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8489                 /*
8490                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8491                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8492                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8493                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8494                  * balance for itself and we need to update the
8495                  * nohz.next_balance accordingly.
8496                  */
8497                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8498                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8499 #endif
8500         }
8501 }
8502
8503 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8504 /*
8505  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8506  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8507  */
8508 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8509 {
8510         int this_cpu = this_rq->cpu;
8511         struct rq *rq;
8512         int balance_cpu;
8513         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8514         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8515         int update_next_balance = 0;
8516
8517         if (idle != CPU_IDLE ||
8518             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8519                 goto end;
8520
8521         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8522                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8523                         continue;
8524
8525                 /*
8526                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8527                  * work being done for other cpus. Next load
8528                  * balancing owner will pick it up.
8529                  */
8530                 if (need_resched())
8531                         break;
8532
8533                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8534
8535                 /*
8536                  * If time for next balance is due,
8537                  * do the balance.
8538                  */
8539                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8540                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8541                         update_rq_clock(rq);
8542                         update_idle_cpu_load(rq);
8543                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8544                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8545                 }
8546
8547                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8548                         next_balance = rq->next_balance;
8549                         update_next_balance = 1;
8550                 }
8551         }
8552
8553         /*
8554          * next_balance will be updated only when there is a need.
8555          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8556          * updated.
8557          */
8558         if (likely(update_next_balance))
8559                 nohz.next_balance = next_balance;
8560 end:
8561         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8562 }
8563
8564 /*
8565  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8566  * of an idle cpu in the system.
8567  *   - This rq has more than one task.
8568  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8569  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8570  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8571  *     multiple busy cpu.
8572  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8573  *     domain span are idle.
8574  */
8575 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8576 {
8577         unsigned long now = jiffies;
8578         struct sched_domain *sd;
8579         struct sched_group_capacity *sgc;
8580         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8581         bool kick = false;
8582
8583         if (unlikely(rq->idle_balance))
8584                 return false;
8585
8586        /*
8587         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8588         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8589         */
8590         set_cpu_sd_state_busy();
8591         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8592
8593         /*
8594          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8595          * balancing.
8596          */
8597         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8598                 return false;
8599
8600         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8601                 return false;
8602
8603         if (rq->nr_running >= 2 &&
8604             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8605                 return true;
8606
8607         rcu_read_lock();
8608         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8609         if (sd && !energy_aware()) {
8610                 sgc = sd->groups->sgc;
8611                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8612
8613                 if (nr_busy > 1) {
8614                         kick = true;
8615                         goto unlock;
8616                 }
8617
8618         }
8619
8620         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8621         if (sd) {
8622                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8623                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8624                         kick = true;
8625                         goto unlock;
8626                 }
8627         }
8628
8629         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8630         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8631                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8632                 kick = true;
8633                 goto unlock;
8634         }
8635
8636 unlock:
8637         rcu_read_unlock();
8638         return kick;
8639 }
8640 #else
8641 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8642 #endif
8643
8644 /*
8645  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8646  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8647  */
8648 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8649 {
8650         struct rq *this_rq = this_rq();
8651         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8652                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8653
8654         /*
8655          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8656          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8657          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8658          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8659          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8660          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8661          */
8662         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8663         rebalance_domains(this_rq, idle);
8664 }
8665
8666 /*
8667  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8668  */
8669 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8670 {
8671         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8672         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8673                 return;
8674
8675         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8676                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8677 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8678         if (nohz_kick_needed(rq))
8679                 nohz_balancer_kick();
8680 #endif
8681 }
8682
8683 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8684 {
8685         update_sysctl();
8686
8687         update_runtime_enabled(rq);
8688 }
8689
8690 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8691 {
8692         update_sysctl();
8693
8694         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8695         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8696 }
8697
8698 #endif /* CONFIG_SMP */
8699
8700 /*
8701  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8702  */
8703 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8704 {
8705         struct cfs_rq *cfs_rq;
8706         struct sched_entity *se = &curr->se;
8707
8708         for_each_sched_entity(se) {
8709                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8710                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8711         }
8712
8713         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8714                 task_tick_numa(rq, curr);
8715
8716         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8717                 rq->rd->overutilized = true;
8718
8719         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8720 }
8721
8722 /*
8723  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8724  *  - child not yet on the tasklist
8725  *  - preemption disabled
8726  */
8727 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8728 {
8729         struct cfs_rq *cfs_rq;
8730         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8731         int this_cpu = smp_processor_id();
8732         struct rq *rq = this_rq();
8733         unsigned long flags;
8734
8735         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8736
8737         update_rq_clock(rq);
8738
8739         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8740         curr = cfs_rq->curr;
8741
8742         /*
8743          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8744          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8745          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8746          * of child point to valid ones.
8747          */
8748         rcu_read_lock();
8749         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8750         rcu_read_unlock();
8751
8752         update_curr(cfs_rq);
8753
8754         if (curr)
8755                 se->vruntime = curr->vruntime;
8756         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8757
8758         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8759                 /*
8760                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8761                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8762                  */
8763                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8764                 resched_curr(rq);
8765         }
8766
8767         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8768
8769         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8770 }
8771
8772 /*
8773  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8774  * the current task.
8775  */
8776 static void
8777 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8778 {
8779         if (!task_on_rq_queued(p))
8780                 return;
8781
8782         /*
8783          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8784          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8785          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8786          */
8787         if (rq->curr == p) {
8788                 if (p->prio > oldprio)
8789                         resched_curr(rq);
8790         } else
8791                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8792 }
8793
8794 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8795 {
8796         struct sched_entity *se = &p->se;
8797
8798         /*
8799          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8800          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8801          * vruntime.
8802          */
8803         if (p->on_rq)
8804                 return true;
8805
8806         /*
8807          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8808          * But there are some cases where it has already been normalized:
8809          *
8810          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8811          *   wake_up_new_task().
8812          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8813          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8814          */
8815         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8816                 return true;
8817
8818         return false;
8819 }
8820
8821 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8822 {
8823         struct sched_entity *se = &p->se;
8824         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8825
8826         if (!vruntime_normalized(p)) {
8827                 /*
8828                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8829                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8830                  */
8831                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8832                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8833         }
8834
8835         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8836         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8837 }
8838
8839 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8840 {
8841         struct sched_entity *se = &p->se;
8842         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8843
8844 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8845         /*
8846          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8847          * class maintain depth value), reset depth properly.
8848          */
8849         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8850 #endif
8851
8852         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8853         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8854
8855         if (!vruntime_normalized(p))
8856                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8857 }
8858
8859 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8860 {
8861         detach_task_cfs_rq(p);
8862 }
8863
8864 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8865 {
8866         attach_task_cfs_rq(p);
8867
8868         if (task_on_rq_queued(p)) {
8869                 /*
8870                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8871                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8872                  * if we can still preempt the current task.
8873                  */
8874                 if (rq->curr == p)
8875                         resched_curr(rq);
8876                 else
8877                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8878         }
8879 }
8880
8881 /* Account for a task changing its policy or group.
8882  *
8883  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8884  * migrates between groups/classes.
8885  */
8886 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8887 {
8888         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8889
8890         for_each_sched_entity(se) {
8891                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8892
8893                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8894                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8895                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8896         }
8897 }
8898
8899 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8900 {
8901         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8902         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8903 #ifndef CONFIG_64BIT
8904         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8905 #endif
8906 #ifdef CONFIG_SMP
8907         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8908         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8909 #endif
8910 }
8911
8912 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8913 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8914 {
8915         detach_task_cfs_rq(p);
8916         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8917
8918 #ifdef CONFIG_SMP
8919         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8920         p->se.avg.last_update_time = 0;
8921 #endif
8922         attach_task_cfs_rq(p);
8923 }
8924
8925 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8926 {
8927         int i;
8928
8929         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8930
8931         for_each_possible_cpu(i) {
8932                 if (tg->cfs_rq)
8933                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8934                 if (tg->se) {
8935                         if (tg->se[i])
8936                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8937                         kfree(tg->se[i]);
8938                 }
8939         }
8940
8941         kfree(tg->cfs_rq);
8942         kfree(tg->se);
8943 }
8944
8945 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8946 {
8947         struct cfs_rq *cfs_rq;
8948         struct sched_entity *se;
8949         int i;
8950
8951         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8952         if (!tg->cfs_rq)
8953                 goto err;
8954         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8955         if (!tg->se)
8956                 goto err;
8957
8958         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8959
8960         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8961
8962         for_each_possible_cpu(i) {
8963                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8964                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8965                 if (!cfs_rq)
8966                         goto err;
8967
8968                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8969                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8970                 if (!se)
8971                         goto err_free_rq;
8972
8973                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8974                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8975                 init_entity_runnable_average(se);
8976         }
8977
8978         return 1;
8979
8980 err_free_rq:
8981         kfree(cfs_rq);
8982 err:
8983         return 0;
8984 }
8985
8986 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8987 {
8988         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8989         unsigned long flags;
8990
8991         /*
8992         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8993         * check on_list without danger of it being re-added.
8994         */
8995         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8996                 return;
8997
8998         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8999         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9000         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9001 }
9002
9003 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9004                         struct sched_entity *se, int cpu,
9005                         struct sched_entity *parent)
9006 {
9007         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9008
9009         cfs_rq->tg = tg;
9010         cfs_rq->rq = rq;
9011         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9012
9013         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9014         tg->se[cpu] = se;
9015
9016         /* se could be NULL for root_task_group */
9017         if (!se)
9018                 return;
9019
9020         if (!parent) {
9021                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9022                 se->depth = 0;
9023         } else {
9024                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9025                 se->depth = parent->depth + 1;
9026         }
9027
9028         se->my_q = cfs_rq;
9029         /* guarantee group entities always have weight */
9030         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9031         se->parent = parent;
9032 }
9033
9034 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9035
9036 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9037 {
9038         int i;
9039         unsigned long flags;
9040
9041         /*
9042          * We can't change the weight of the root cgroup.
9043          */
9044         if (!tg->se[0])
9045                 return -EINVAL;
9046
9047         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9048
9049         mutex_lock(&shares_mutex);
9050         if (tg->shares == shares)
9051                 goto done;
9052
9053         tg->shares = shares;
9054         for_each_possible_cpu(i) {
9055                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9056                 struct sched_entity *se;
9057
9058                 se = tg->se[i];
9059                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9060                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9061
9062                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9063                 update_rq_clock(rq);
9064                 for_each_sched_entity(se)
9065                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9066                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9067         }
9068
9069 done:
9070         mutex_unlock(&shares_mutex);
9071         return 0;
9072 }
9073 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9074
9075 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9076
9077 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9078 {
9079         return 1;
9080 }
9081
9082 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9083
9084 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9085
9086
9087 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9088 {
9089         struct sched_entity *se = &task->se;
9090         unsigned int rr_interval = 0;
9091
9092         /*
9093          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9094          * idle runqueue:
9095          */
9096         if (rq->cfs.load.weight)
9097                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9098
9099         return rr_interval;
9100 }
9101
9102 /*
9103  * All the scheduling class methods:
9104  */
9105 const struct sched_class fair_sched_class = {
9106         .next                   = &idle_sched_class,
9107         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9108         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9109         .yield_task             = yield_task_fair,
9110         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9111
9112         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9113
9114         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9115         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9116
9117 #ifdef CONFIG_SMP
9118         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9119         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9120
9121         .rq_online              = rq_online_fair,
9122         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9123
9124         .task_waking            = task_waking_fair,
9125         .task_dead              = task_dead_fair,
9126         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9127 #endif
9128
9129         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9130         .task_tick              = task_tick_fair,
9131         .task_fork              = task_fork_fair,
9132
9133         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9134         .switched_from          = switched_from_fair,
9135         .switched_to            = switched_to_fair,
9136
9137         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9138
9139         .update_curr            = update_curr_fair,
9140
9141 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9142         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9143 #endif
9144 };
9145
9146 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9147 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9148 {
9149         struct cfs_rq *cfs_rq;
9150
9151         rcu_read_lock();
9152         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9153                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9154         rcu_read_unlock();
9155 }
9156
9157 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9158 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9159 {
9160         int node;
9161         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9162
9163         for_each_online_node(node) {
9164                 if (p->numa_faults) {
9165                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9166                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9167                 }
9168                 if (p->numa_group) {
9169                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9170                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9171                 }
9172                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9173         }
9174 }
9175 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9176 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9177
9178 __init void init_sched_fair_class(void)
9179 {
9180 #ifdef CONFIG_SMP
9181         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9182
9183 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9184         nohz.next_balance = jiffies;
9185         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9186         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9187 #endif
9188 #endif /* SMP */
9189
9190 }