sched/fair: Unify switched_{from,to}_fair() and task_move_group_fair()
[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 <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables below are dependent on this value.
665  */
666 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
667 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
668 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
669
670 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
671 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
672 {
673         struct sched_avg *sa = &se->avg;
674
675         sa->last_update_time = 0;
676         /*
677          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
678          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
679          * will definitely be update (after enqueue).
680          */
681         sa->period_contrib = 1023;
682         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
683         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
684         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
685         sa->util_sum = LOAD_AVG_MAX;
686         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
687 }
688
689 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
690 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
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 (!numabalancing_enabled)
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;
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         if (!pages)
2207                 return;
2208
2209         down_read(&mm->mmap_sem);
2210         vma = find_vma(mm, start);
2211         if (!vma) {
2212                 reset_ptenuma_scan(p);
2213                 start = 0;
2214                 vma = mm->mmap;
2215         }
2216         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2217                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2218                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2219                         continue;
2220                 }
2221
2222                 /*
2223                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2224                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2225                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2226                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2227                  */
2228                 if (!vma->vm_mm ||
2229                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2230                         continue;
2231
2232                 /*
2233                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2234                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2235                  */
2236                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2237                         continue;
2238
2239                 do {
2240                         start = max(start, vma->vm_start);
2241                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2242                         end = min(end, vma->vm_end);
2243                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
2244
2245                         /*
2246                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
2247                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
2248                          * address space is quickly skipped.
2249                          */
2250                         if (nr_pte_updates)
2251                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2252
2253                         start = end;
2254                         if (pages <= 0)
2255                                 goto out;
2256
2257                         cond_resched();
2258                 } while (end != vma->vm_end);
2259         }
2260
2261 out:
2262         /*
2263          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2264          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2265          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2266          * scanner to the start so check it now.
2267          */
2268         if (vma)
2269                 mm->numa_scan_offset = start;
2270         else
2271                 reset_ptenuma_scan(p);
2272         up_read(&mm->mmap_sem);
2273 }
2274
2275 /*
2276  * Drive the periodic memory faults..
2277  */
2278 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2279 {
2280         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2281         u64 period, now;
2282
2283         /*
2284          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2285          */
2286         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2287                 return;
2288
2289         /*
2290          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2291          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2292          * task needs to have done some actual work before we bother with
2293          * NUMA placement.
2294          */
2295         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2296         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2297
2298         if (now - curr->node_stamp > period) {
2299                 if (!curr->node_stamp)
2300                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2301                 curr->node_stamp += period;
2302
2303                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2304                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2305                         task_work_add(curr, work, true);
2306                 }
2307         }
2308 }
2309 #else
2310 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2311 {
2312 }
2313
2314 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2315 {
2316 }
2317
2318 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2319 {
2320 }
2321 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2322
2323 static void
2324 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2325 {
2326         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2327         if (!parent_entity(se))
2328                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2329 #ifdef CONFIG_SMP
2330         if (entity_is_task(se)) {
2331                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2332
2333                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2334                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2335         }
2336 #endif
2337         cfs_rq->nr_running++;
2338 }
2339
2340 static void
2341 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2342 {
2343         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2344         if (!parent_entity(se))
2345                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2346         if (entity_is_task(se)) {
2347                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2348                 list_del_init(&se->group_node);
2349         }
2350         cfs_rq->nr_running--;
2351 }
2352
2353 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2354 # ifdef CONFIG_SMP
2355 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2356 {
2357         long tg_weight;
2358
2359         /*
2360          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2361          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2362          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2363          */
2364         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2365         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2366         tg_weight += cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
2367
2368         return tg_weight;
2369 }
2370
2371 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2372 {
2373         long tg_weight, load, shares;
2374
2375         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2376         load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
2377
2378         shares = (tg->shares * load);
2379         if (tg_weight)
2380                 shares /= tg_weight;
2381
2382         if (shares < MIN_SHARES)
2383                 shares = MIN_SHARES;
2384         if (shares > tg->shares)
2385                 shares = tg->shares;
2386
2387         return shares;
2388 }
2389 # else /* CONFIG_SMP */
2390 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2391 {
2392         return tg->shares;
2393 }
2394 # endif /* CONFIG_SMP */
2395 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2396                             unsigned long weight)
2397 {
2398         if (se->on_rq) {
2399                 /* commit outstanding execution time */
2400                 if (cfs_rq->curr == se)
2401                         update_curr(cfs_rq);
2402                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2403         }
2404
2405         update_load_set(&se->load, weight);
2406
2407         if (se->on_rq)
2408                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2409 }
2410
2411 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2412
2413 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2414 {
2415         struct task_group *tg;
2416         struct sched_entity *se;
2417         long shares;
2418
2419         tg = cfs_rq->tg;
2420         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2421         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2422                 return;
2423 #ifndef CONFIG_SMP
2424         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2425                 return;
2426 #endif
2427         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2428
2429         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2430 }
2431 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2432 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2433 {
2434 }
2435 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2436
2437 #ifdef CONFIG_SMP
2438 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2439 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2440         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2441         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2442         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2443         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2444         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2445         0x85aac367, 0x82cd8698,
2446 };
2447
2448 /*
2449  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2450  * over-estimates when re-combining.
2451  */
2452 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2453             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2454          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2455         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2456 };
2457
2458 /*
2459  * Approximate:
2460  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2461  */
2462 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2463 {
2464         unsigned int local_n;
2465
2466         if (!n)
2467                 return val;
2468         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2469                 return 0;
2470
2471         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2472         local_n = n;
2473
2474         /*
2475          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2476          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2477          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2478          *
2479          * To achieve constant time decay_load.
2480          */
2481         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2482                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2483                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2484         }
2485
2486         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2487         return val;
2488 }
2489
2490 /*
2491  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2492  * average will be: \Sum 1024*y^n
2493  *
2494  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2495  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2496  */
2497 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2498 {
2499         u32 contrib = 0;
2500
2501         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2502                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2503         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2504                 return LOAD_AVG_MAX;
2505
2506         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2507         do {
2508                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2509                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2510
2511                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2512         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2513
2514         contrib = decay_load(contrib, n);
2515         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2516 }
2517
2518 /*
2519  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2520  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2521  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2522  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2523  *
2524  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2525  *      p0            p1           p2
2526  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2527  *
2528  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2529  *
2530  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2531  * following representation of historical load:
2532  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2533  *
2534  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2535  *   y^32 = 0.5
2536  *
2537  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2538  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2539  * (u_0).
2540  *
2541  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2542  * sum again by y is sufficient to update:
2543  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2544  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2545  */
2546 static __always_inline int
2547 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2548                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2549 {
2550         u64 delta, periods;
2551         u32 contrib;
2552         int delta_w, decayed = 0;
2553         unsigned long scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2554
2555         delta = now - sa->last_update_time;
2556         /*
2557          * This should only happen when time goes backwards, which it
2558          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2559          */
2560         if ((s64)delta < 0) {
2561                 sa->last_update_time = now;
2562                 return 0;
2563         }
2564
2565         /*
2566          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2567          * approximation of 1us and fast to compute.
2568          */
2569         delta >>= 10;
2570         if (!delta)
2571                 return 0;
2572         sa->last_update_time = now;
2573
2574         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2575         delta_w = sa->period_contrib;
2576         if (delta + delta_w >= 1024) {
2577                 decayed = 1;
2578
2579                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2580                 sa->period_contrib = 0;
2581
2582                 /*
2583                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2584                  * out how much from delta we need to complete the current
2585                  * period and accrue it.
2586                  */
2587                 delta_w = 1024 - delta_w;
2588                 if (weight) {
2589                         sa->load_sum += weight * delta_w;
2590                         if (cfs_rq)
2591                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * delta_w;
2592                 }
2593                 if (running)
2594                         sa->util_sum += delta_w * scale_freq >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2595
2596                 delta -= delta_w;
2597
2598                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2599                 periods = delta / 1024;
2600                 delta %= 1024;
2601
2602                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2603                 if (cfs_rq) {
2604                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2605                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2606                 }
2607                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2608
2609                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2610                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2611                 if (weight) {
2612                         sa->load_sum += weight * contrib;
2613                         if (cfs_rq)
2614                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2615                 }
2616                 if (running)
2617                         sa->util_sum += contrib * scale_freq >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2618         }
2619
2620         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2621         if (weight) {
2622                 sa->load_sum += weight * delta;
2623                 if (cfs_rq)
2624                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * delta;
2625         }
2626         if (running)
2627                 sa->util_sum += delta * scale_freq >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2628
2629         sa->period_contrib += delta;
2630
2631         if (decayed) {
2632                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2633                 if (cfs_rq) {
2634                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2635                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2636                 }
2637                 sa->util_avg = (sa->util_sum << SCHED_LOAD_SHIFT) / LOAD_AVG_MAX;
2638         }
2639
2640         return decayed;
2641 }
2642
2643 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2644 /*
2645  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2646  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2647  */
2648 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2649 {
2650         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2651
2652         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2653                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2654                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2655         }
2656 }
2657
2658 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2659 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2660 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2661
2662 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2663
2664 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2665 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2666 {
2667         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2668         int decayed;
2669
2670         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2671                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2672                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2673                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2674         }
2675
2676         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2677                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2678                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2679                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum -
2680                         ((r * LOAD_AVG_MAX) >> SCHED_LOAD_SHIFT), 0);
2681         }
2682
2683         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2684                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2685
2686 #ifndef CONFIG_64BIT
2687         smp_wmb();
2688         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2689 #endif
2690
2691         return decayed;
2692 }
2693
2694 /* Update task and its cfs_rq load average */
2695 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2696 {
2697         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2698         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2699         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2700
2701         /*
2702          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2703          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2704          */
2705         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2706                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2707                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2708
2709         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2710                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2711 }
2712
2713 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2714 {
2715         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2716                 goto skip_aging;
2717
2718         /*
2719          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2720          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2721          */
2722         if (se->avg.last_update_time) {
2723                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2724                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2725
2726                 /*
2727                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2728                  * absent from the fair class for too long.
2729                  */
2730         }
2731
2732 skip_aging:
2733         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2734         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2735         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2736         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2737         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2738 }
2739
2740 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2741 {
2742         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2743                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2744                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2745
2746         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2747         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2748         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2749         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2750 }
2751
2752 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2753 static inline void
2754 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2755 {
2756         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2757         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2758         int migrated, decayed;
2759
2760         migrated = !sa->last_update_time;
2761         if (!migrated) {
2762                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2763                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2764                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2765         }
2766
2767         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2768
2769         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2770         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2771
2772         if (migrated)
2773                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2774
2775         if (decayed || migrated)
2776                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2777 }
2778
2779 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2780 static inline void
2781 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2782 {
2783         update_load_avg(se, 1);
2784
2785         cfs_rq->runnable_load_avg =
2786                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2787         cfs_rq->runnable_load_sum =
2788                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2789 }
2790
2791 /*
2792  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2793  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2794  */
2795 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2796 {
2797         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2798         u64 last_update_time;
2799
2800 #ifndef CONFIG_64BIT
2801         u64 last_update_time_copy;
2802
2803         do {
2804                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2805                 smp_rmb();
2806                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2807         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2808 #else
2809         last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2810 #endif
2811
2812         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2813         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2814         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2815 }
2816
2817 /*
2818  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2819  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2820  * be the only way to update the runnable statistic.
2821  */
2822 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2823 {
2824 }
2825
2826 /*
2827  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2828  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2829  * be the only way to update the runnable statistic.
2830  */
2831 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2832 {
2833 }
2834
2835 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2836 {
2837         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2838 }
2839
2840 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2841 {
2842         return cfs_rq->avg.load_avg;
2843 }
2844
2845 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2846
2847 #else /* CONFIG_SMP */
2848
2849 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2850 static inline void
2851 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2852 static inline void
2853 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2854 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2855
2856 static inline void
2857 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2858 static inline void
2859 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2860
2861 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2862 {
2863         return 0;
2864 }
2865
2866 #endif /* CONFIG_SMP */
2867
2868 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2869 {
2870 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2871         struct task_struct *tsk = NULL;
2872
2873         if (entity_is_task(se))
2874                 tsk = task_of(se);
2875
2876         if (se->statistics.sleep_start) {
2877                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2878
2879                 if ((s64)delta < 0)
2880                         delta = 0;
2881
2882                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2883                         se->statistics.sleep_max = delta;
2884
2885                 se->statistics.sleep_start = 0;
2886                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2887
2888                 if (tsk) {
2889                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2890                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2891                 }
2892         }
2893         if (se->statistics.block_start) {
2894                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2895
2896                 if ((s64)delta < 0)
2897                         delta = 0;
2898
2899                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2900                         se->statistics.block_max = delta;
2901
2902                 se->statistics.block_start = 0;
2903                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2904
2905                 if (tsk) {
2906                         if (tsk->in_iowait) {
2907                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2908                                 se->statistics.iowait_count++;
2909                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2910                         }
2911
2912                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2913
2914                         /*
2915                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2916                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2917                          * amount of time that the task spent sleeping:
2918                          */
2919                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2920                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2921                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2922                                                 delta >> 20);
2923                         }
2924                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2925                 }
2926         }
2927 #endif
2928 }
2929
2930 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2931 {
2932 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2933         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2934
2935         if (d < 0)
2936                 d = -d;
2937
2938         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2939                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2940 #endif
2941 }
2942
2943 static void
2944 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2945 {
2946         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2947
2948         /*
2949          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2950          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2951          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2952          * stays open at the end.
2953          */
2954         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2955                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2956
2957         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2958         if (!initial) {
2959                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2960
2961                 /*
2962                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2963                  * for a gentler effect of sleepers:
2964                  */
2965                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2966                         thresh >>= 1;
2967
2968                 vruntime -= thresh;
2969         }
2970
2971         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2972         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2973 }
2974
2975 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2976
2977 static void
2978 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2979 {
2980         /*
2981          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2982          * through calling update_curr().
2983          */
2984         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2985                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2986
2987         /*
2988          * Update run-time statistics of the 'current'.
2989          */
2990         update_curr(cfs_rq);
2991         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2992         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2993         update_cfs_shares(cfs_rq);
2994
2995         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2996                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2997                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2998         }
2999
3000         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3001         check_spread(cfs_rq, se);
3002         if (se != cfs_rq->curr)
3003                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3004         se->on_rq = 1;
3005
3006         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3007                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3008                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3009         }
3010 }
3011
3012 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3013 {
3014         for_each_sched_entity(se) {
3015                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3016                 if (cfs_rq->last != se)
3017                         break;
3018
3019                 cfs_rq->last = NULL;
3020         }
3021 }
3022
3023 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3024 {
3025         for_each_sched_entity(se) {
3026                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3027                 if (cfs_rq->next != se)
3028                         break;
3029
3030                 cfs_rq->next = NULL;
3031         }
3032 }
3033
3034 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3035 {
3036         for_each_sched_entity(se) {
3037                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3038                 if (cfs_rq->skip != se)
3039                         break;
3040
3041                 cfs_rq->skip = NULL;
3042         }
3043 }
3044
3045 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3046 {
3047         if (cfs_rq->last == se)
3048                 __clear_buddies_last(se);
3049
3050         if (cfs_rq->next == se)
3051                 __clear_buddies_next(se);
3052
3053         if (cfs_rq->skip == se)
3054                 __clear_buddies_skip(se);
3055 }
3056
3057 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3058
3059 static void
3060 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3061 {
3062         /*
3063          * Update run-time statistics of the 'current'.
3064          */
3065         update_curr(cfs_rq);
3066         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3067
3068         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3069         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3070 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3071                 if (entity_is_task(se)) {
3072                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3073
3074                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3075                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3076                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3077                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3078                 }
3079 #endif
3080         }
3081
3082         clear_buddies(cfs_rq, se);
3083
3084         if (se != cfs_rq->curr)
3085                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3086         se->on_rq = 0;
3087         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3088
3089         /*
3090          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3091          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3092          * movement in our normalized position.
3093          */
3094         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3095                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3096
3097         /* return excess runtime on last dequeue */
3098         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3099
3100         update_min_vruntime(cfs_rq);
3101         update_cfs_shares(cfs_rq);
3102 }
3103
3104 /*
3105  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3106  */
3107 static void
3108 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3109 {
3110         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3111         struct sched_entity *se;
3112         s64 delta;
3113
3114         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3115         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3116         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3117                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3118                 /*
3119                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3120                  * re-elected due to buddy favours.
3121                  */
3122                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3123                 return;
3124         }
3125
3126         /*
3127          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3128          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3129          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3130          */
3131         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3132                 return;
3133
3134         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3135         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3136
3137         if (delta < 0)
3138                 return;
3139
3140         if (delta > ideal_runtime)
3141                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3142 }
3143
3144 static void
3145 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3146 {
3147         /* 'current' is not kept within the tree. */
3148         if (se->on_rq) {
3149                 /*
3150                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3151                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3152                  * runqueue.
3153                  */
3154                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3155                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3156                 update_load_avg(se, 1);
3157         }
3158
3159         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3160         cfs_rq->curr = se;
3161 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3162         /*
3163          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3164          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3165          * when there are only lesser-weight tasks around):
3166          */
3167         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3168                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3169                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3170         }
3171 #endif
3172         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3173 }
3174
3175 static int
3176 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3177
3178 /*
3179  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3180  * 1) keep things fair between processes/task groups
3181  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3182  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3183  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3184  */
3185 static struct sched_entity *
3186 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3187 {
3188         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3189         struct sched_entity *se;
3190
3191         /*
3192          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3193          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3194          */
3195         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3196                 left = curr;
3197
3198         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3199
3200         /*
3201          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3202          * be done without getting too unfair.
3203          */
3204         if (cfs_rq->skip == se) {
3205                 struct sched_entity *second;
3206
3207                 if (se == curr) {
3208                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3209                 } else {
3210                         second = __pick_next_entity(se);
3211                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3212                                 second = curr;
3213                 }
3214
3215                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3216                         se = second;
3217         }
3218
3219         /*
3220          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3221          */
3222         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3223                 se = cfs_rq->last;
3224
3225         /*
3226          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3227          */
3228         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3229                 se = cfs_rq->next;
3230
3231         clear_buddies(cfs_rq, se);
3232
3233         return se;
3234 }
3235
3236 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3237
3238 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3239 {
3240         /*
3241          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3242          * was not called and update_curr() has to be done:
3243          */
3244         if (prev->on_rq)
3245                 update_curr(cfs_rq);
3246
3247         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3248         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3249
3250         check_spread(cfs_rq, prev);
3251         if (prev->on_rq) {
3252                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3253                 /* Put 'current' back into the tree. */
3254                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3255                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3256                 update_load_avg(prev, 0);
3257         }
3258         cfs_rq->curr = NULL;
3259 }
3260
3261 static void
3262 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3263 {
3264         /*
3265          * Update run-time statistics of the 'current'.
3266          */
3267         update_curr(cfs_rq);
3268
3269         /*
3270          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3271          */
3272         update_load_avg(curr, 1);
3273         update_cfs_shares(cfs_rq);
3274
3275 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3276         /*
3277          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3278          * validating it and just reschedule.
3279          */
3280         if (queued) {
3281                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3282                 return;
3283         }
3284         /*
3285          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3286          */
3287         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3288                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3289                 return;
3290 #endif
3291
3292         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3293                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3294 }
3295
3296
3297 /**************************************************
3298  * CFS bandwidth control machinery
3299  */
3300
3301 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3302
3303 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3304 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3305
3306 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3307 {
3308         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3309 }
3310
3311 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3312 {
3313         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3314 }
3315
3316 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3317 {
3318         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3319 }
3320 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3321 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3322 {
3323         return true;
3324 }
3325
3326 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3327 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3328 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3329
3330 /*
3331  * default period for cfs group bandwidth.
3332  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3333  */
3334 static inline u64 default_cfs_period(void)
3335 {
3336         return 100000000ULL;
3337 }
3338
3339 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3340 {
3341         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3342 }
3343
3344 /*
3345  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3346  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3347  * additional synchronization around rq->lock.
3348  *
3349  * requires cfs_b->lock
3350  */
3351 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3352 {
3353         u64 now;
3354
3355         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3356                 return;
3357
3358         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3359         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3360         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3361 }
3362
3363 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3364 {
3365         return &tg->cfs_bandwidth;
3366 }
3367
3368 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3369 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3370 {
3371         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3372                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3373
3374         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3375 }
3376
3377 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3378 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3379 {
3380         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3381         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3382         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3383
3384         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3385         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3386
3387         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3388         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3389                 amount = min_amount;
3390         else {
3391                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3392
3393                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3394                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3395                         cfs_b->runtime -= amount;
3396                         cfs_b->idle = 0;
3397                 }
3398         }
3399         expires = cfs_b->runtime_expires;
3400         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3401
3402         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3403         /*
3404          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3405          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3406          * issued.
3407          */
3408         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3409                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3410
3411         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3412 }
3413
3414 /*
3415  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3416  * fact that rq->clock snapshots this value.
3417  */
3418 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3419 {
3420         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3421
3422         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3423         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3424                 return;
3425
3426         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3427                 return;
3428
3429         /*
3430          * If the local deadline has passed we have to consider the
3431          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3432          * has not truly expired.
3433          *
3434          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3435          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3436          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3437          * exact equality, so a partial write will still work.
3438          */
3439
3440         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3441                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3442                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3443         } else {
3444                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3445                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3446         }
3447 }
3448
3449 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3450 {
3451         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3452         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3453         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3454
3455         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3456                 return;
3457
3458         /*
3459          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3460          * hierarchy can be throttled
3461          */
3462         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3463                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3464 }
3465
3466 static __always_inline
3467 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3468 {
3469         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3470                 return;
3471
3472         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3473 }
3474
3475 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3476 {
3477         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3478 }
3479
3480 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3481 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3482 {
3483         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3484 }
3485
3486 /*
3487  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3488  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3489  * load-balance operations.
3490  */
3491 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3492                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3493 {
3494         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3495
3496         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3497         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3498
3499         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3500                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3501 }
3502
3503 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3504 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3505 {
3506         struct rq *rq = data;
3507         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3508
3509         cfs_rq->throttle_count--;
3510 #ifdef CONFIG_SMP
3511         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3512                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3513                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3514                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3515         }
3516 #endif
3517
3518         return 0;
3519 }
3520
3521 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3522 {
3523         struct rq *rq = data;
3524         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3525
3526         /* group is entering throttled state, stop time */
3527         if (!cfs_rq->throttle_count)
3528                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3529         cfs_rq->throttle_count++;
3530
3531         return 0;
3532 }
3533
3534 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3535 {
3536         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3537         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3538         struct sched_entity *se;
3539         long task_delta, dequeue = 1;
3540         bool empty;
3541
3542         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3543
3544         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3545         rcu_read_lock();
3546         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3547         rcu_read_unlock();
3548
3549         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3550         for_each_sched_entity(se) {
3551                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3552                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3553                 if (!se->on_rq)
3554                         break;
3555
3556                 if (dequeue)
3557                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3558                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3559
3560                 if (qcfs_rq->load.weight)
3561                         dequeue = 0;
3562         }
3563
3564         if (!se)
3565                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3566
3567         cfs_rq->throttled = 1;
3568         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3569         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3570         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3571
3572         /*
3573          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3574          * distribute_cfs_runtime will not see us
3575          */
3576         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3577
3578         /*
3579          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3580          * timer is running.
3581          */
3582         if (empty)
3583                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3584
3585         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3586 }
3587
3588 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3589 {
3590         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3591         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3592         struct sched_entity *se;
3593         int enqueue = 1;
3594         long task_delta;
3595
3596         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3597
3598         cfs_rq->throttled = 0;
3599
3600         update_rq_clock(rq);
3601
3602         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3603         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3604         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3605         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3606
3607         /* update hierarchical throttle state */
3608         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3609
3610         if (!cfs_rq->load.weight)
3611                 return;
3612
3613         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3614         for_each_sched_entity(se) {
3615                 if (se->on_rq)
3616                         enqueue = 0;
3617
3618                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3619                 if (enqueue)
3620                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3621                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3622
3623                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3624                         break;
3625         }
3626
3627         if (!se)
3628                 add_nr_running(rq, task_delta);
3629
3630         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3631         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3632                 resched_curr(rq);
3633 }
3634
3635 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3636                 u64 remaining, u64 expires)
3637 {
3638         struct cfs_rq *cfs_rq;
3639         u64 runtime;
3640         u64 starting_runtime = remaining;
3641
3642         rcu_read_lock();
3643         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3644                                 throttled_list) {
3645                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3646
3647                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3648                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3649                         goto next;
3650
3651                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3652                 if (runtime > remaining)
3653                         runtime = remaining;
3654                 remaining -= runtime;
3655
3656                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3657                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3658
3659                 /* we check whether we're throttled above */
3660                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3661                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3662
3663 next:
3664                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3665
3666                 if (!remaining)
3667                         break;
3668         }
3669         rcu_read_unlock();
3670
3671         return starting_runtime - remaining;
3672 }
3673
3674 /*
3675  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3676  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3677  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3678  * used to track this state.
3679  */
3680 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3681 {
3682         u64 runtime, runtime_expires;
3683         int throttled;
3684
3685         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3686         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3687                 goto out_deactivate;
3688
3689         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3690         cfs_b->nr_periods += overrun;
3691
3692         /*
3693          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3694          * we're going inactive then everything else can be deferred
3695          */
3696         if (cfs_b->idle && !throttled)
3697                 goto out_deactivate;
3698
3699         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3700
3701         if (!throttled) {
3702                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3703                 cfs_b->idle = 1;
3704                 return 0;
3705         }
3706
3707         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3708         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3709
3710         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3711
3712         /*
3713          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3714          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3715          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3716          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3717          * only by limited amounts in that extreme case.
3718          */
3719         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3720                 runtime = cfs_b->runtime;
3721                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3722                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3723                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3724                                                  runtime_expires);
3725                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3726
3727                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3728
3729                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3730         }
3731
3732         /*
3733          * While we are ensured activity in the period following an
3734          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3735          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3736          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3737          */
3738         cfs_b->idle = 0;
3739
3740         return 0;
3741
3742 out_deactivate:
3743         return 1;
3744 }
3745
3746 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3747 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3748 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3749 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3750 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3751 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3752
3753 /*
3754  * Are we near the end of the current quota period?
3755  *
3756  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3757  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3758  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3759  */
3760 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3761 {
3762         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3763         u64 remaining;
3764
3765         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3766         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3767                 return 1;
3768
3769         /* is a quota refresh about to occur? */
3770         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3771         if (remaining < min_expire)
3772                 return 1;
3773
3774         return 0;
3775 }
3776
3777 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3778 {
3779         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3780
3781         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3782         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3783                 return;
3784
3785         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3786                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3787                         HRTIMER_MODE_REL);
3788 }
3789
3790 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3791 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3792 {
3793         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3794         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3795
3796         if (slack_runtime <= 0)
3797                 return;
3798
3799         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3800         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3801             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3802                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3803
3804                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3805                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3806                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3807                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3808         }
3809         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3810
3811         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3812         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3813 }
3814
3815 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3816 {
3817         if (!cfs_bandwidth_used())
3818                 return;
3819
3820         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3821                 return;
3822
3823         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3824 }
3825
3826 /*
3827  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3828  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3829  */
3830 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3831 {
3832         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3833         u64 expires;
3834
3835         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3836         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3837         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3838                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3839                 return;
3840         }
3841
3842         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3843                 runtime = cfs_b->runtime;
3844
3845         expires = cfs_b->runtime_expires;
3846         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3847
3848         if (!runtime)
3849                 return;
3850
3851         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3852
3853         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3854         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3855                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3856         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3857 }
3858
3859 /*
3860  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3861  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3862  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3863  */
3864 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3865 {
3866         if (!cfs_bandwidth_used())
3867                 return;
3868
3869         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3870         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3871                 return;
3872
3873         /* ensure the group is not already throttled */
3874         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3875                 return;
3876
3877         /* update runtime allocation */
3878         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3879         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3880                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3881 }
3882
3883 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3884 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3885 {
3886         if (!cfs_bandwidth_used())
3887                 return false;
3888
3889         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3890                 return false;
3891
3892         /*
3893          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3894          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3895          */
3896         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3897                 return true;
3898
3899         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3900         return true;
3901 }
3902
3903 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3904 {
3905         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3906                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3907
3908         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3909
3910         return HRTIMER_NORESTART;
3911 }
3912
3913 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3914 {
3915         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3916                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3917         int overrun;
3918         int idle = 0;
3919
3920         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3921         for (;;) {
3922                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3923                 if (!overrun)
3924                         break;
3925
3926                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3927         }
3928         if (idle)
3929                 cfs_b->period_active = 0;
3930         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3931
3932         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3933 }
3934
3935 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3936 {
3937         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3938         cfs_b->runtime = 0;
3939         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3940         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3941
3942         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3943         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3944         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3945         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3946         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3947 }
3948
3949 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3950 {
3951         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3952         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3953 }
3954
3955 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3956 {
3957         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
3958
3959         if (!cfs_b->period_active) {
3960                 cfs_b->period_active = 1;
3961                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3962                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3963         }
3964 }
3965
3966 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3967 {
3968         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
3969         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
3970                 return;
3971
3972         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3973         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3974 }
3975
3976 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
3977 {
3978         struct cfs_rq *cfs_rq;
3979
3980         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3981                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
3982
3983                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3984                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
3985                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3986         }
3987 }
3988
3989 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3990 {
3991         struct cfs_rq *cfs_rq;
3992
3993         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3994                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3995                         continue;
3996
3997                 /*
3998                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3999                  * there's some valid quota amount
4000                  */
4001                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4002                 /*
4003                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4004                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4005                  */
4006                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4007
4008                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4009                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4010         }
4011 }
4012
4013 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4014 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4015 {
4016         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4017 }
4018
4019 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4020 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4021 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4022 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4023
4024 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4025 {
4026         return 0;
4027 }
4028
4029 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4030 {
4031         return 0;
4032 }
4033
4034 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4035                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4036 {
4037         return 0;
4038 }
4039
4040 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4041
4042 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4043 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4044 #endif
4045
4046 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4047 {
4048         return NULL;
4049 }
4050 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4051 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4052 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4053
4054 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4055
4056 /**************************************************
4057  * CFS operations on tasks:
4058  */
4059
4060 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4061 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4062 {
4063         struct sched_entity *se = &p->se;
4064         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4065
4066         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4067
4068         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4069                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4070                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4071                 s64 delta = slice - ran;
4072
4073                 if (delta < 0) {
4074                         if (rq->curr == p)
4075                                 resched_curr(rq);
4076                         return;
4077                 }
4078                 hrtick_start(rq, delta);
4079         }
4080 }
4081
4082 /*
4083  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4084  * current task is from our class and nr_running is low enough
4085  * to matter.
4086  */
4087 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4088 {
4089         struct task_struct *curr = rq->curr;
4090
4091         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4092                 return;
4093
4094         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4095                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4096 }
4097 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4098 static inline void
4099 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4100 {
4101 }
4102
4103 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4104 {
4105 }
4106 #endif
4107
4108 /*
4109  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4110  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4111  * then put the task into the rbtree:
4112  */
4113 static void
4114 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4115 {
4116         struct cfs_rq *cfs_rq;
4117         struct sched_entity *se = &p->se;
4118
4119         for_each_sched_entity(se) {
4120                 if (se->on_rq)
4121                         break;
4122                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4123                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4124
4125                 /*
4126                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4127                  *
4128                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4129                  * post the final h_nr_running increment below.
4130                 */
4131                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4132                         break;
4133                 cfs_rq->h_nr_running++;
4134
4135                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4136         }
4137
4138         for_each_sched_entity(se) {
4139                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4140                 cfs_rq->h_nr_running++;
4141
4142                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4143                         break;
4144
4145                 update_load_avg(se, 1);
4146                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4147         }
4148
4149         if (!se)
4150                 add_nr_running(rq, 1);
4151
4152         hrtick_update(rq);
4153 }
4154
4155 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4156
4157 /*
4158  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4159  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4160  * update the fair scheduling stats:
4161  */
4162 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4163 {
4164         struct cfs_rq *cfs_rq;
4165         struct sched_entity *se = &p->se;
4166         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4167
4168         for_each_sched_entity(se) {
4169                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4170                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4171
4172                 /*
4173                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4174                  *
4175                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4176                  * post the final h_nr_running decrement below.
4177                 */
4178                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4179                         break;
4180                 cfs_rq->h_nr_running--;
4181
4182                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4183                 if (cfs_rq->load.weight) {
4184                         /*
4185                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4186                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4187                          */
4188                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4189                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4190
4191                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4192                         se = parent_entity(se);
4193                         break;
4194                 }
4195                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4196         }
4197
4198         for_each_sched_entity(se) {
4199                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4200                 cfs_rq->h_nr_running--;
4201
4202                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4203                         break;
4204
4205                 update_load_avg(se, 1);
4206                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4207         }
4208
4209         if (!se)
4210                 sub_nr_running(rq, 1);
4211
4212         hrtick_update(rq);
4213 }
4214
4215 #ifdef CONFIG_SMP
4216
4217 /*
4218  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4219  */
4220
4221 /*
4222  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4223  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4224  *
4225  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4226  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4227  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4228  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4229  *
4230  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4231  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4232  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4233  *
4234  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4235  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4236  * particular idx is approximated to be zero.
4237  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4238  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4239  * based on 128 point scale.
4240  * Example:
4241  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4242  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4243  *
4244  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4245  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4246  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4247  */
4248 #define DEGRADE_SHIFT           7
4249 static const unsigned char
4250                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4251 static const unsigned char
4252                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4253                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4254                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4255                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4256                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4257                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4258
4259 /*
4260  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4261  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4262  * adding any new load.
4263  */
4264 static unsigned long
4265 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4266 {
4267         int j = 0;
4268
4269         if (!missed_updates)
4270                 return load;
4271
4272         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4273                 return 0;
4274
4275         if (idx == 1)
4276                 return load >> missed_updates;
4277
4278         while (missed_updates) {
4279                 if (missed_updates % 2)
4280                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4281
4282                 missed_updates >>= 1;
4283                 j++;
4284         }
4285         return load;
4286 }
4287
4288 /*
4289  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4290  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4291  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4292  */
4293 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4294                               unsigned long pending_updates)
4295 {
4296         int i, scale;
4297
4298         this_rq->nr_load_updates++;
4299
4300         /* Update our load: */
4301         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4302         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4303                 unsigned long old_load, new_load;
4304
4305                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4306
4307                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4308                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4309                 new_load = this_load;
4310                 /*
4311                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4312                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4313                  * example.
4314                  */
4315                 if (new_load > old_load)
4316                         new_load += scale - 1;
4317
4318                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4319         }
4320
4321         sched_avg_update(this_rq);
4322 }
4323
4324 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4325 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4326 {
4327         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4328 }
4329
4330 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4331 /*
4332  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4333  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4334  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4335  *
4336  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4337  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4338  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4339  * (tick_nohz_idle_exit).
4340  *
4341  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4342  */
4343
4344 /*
4345  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4346  * idle balance.
4347  */
4348 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4349 {
4350         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4351         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4352         unsigned long pending_updates;
4353
4354         /*
4355          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4356          */
4357         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4358                 return;
4359
4360         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4361         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4362
4363         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4364 }
4365
4366 /*
4367  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4368  */
4369 void update_cpu_load_nohz(void)
4370 {
4371         struct rq *this_rq = this_rq();
4372         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4373         unsigned long pending_updates;
4374
4375         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4376                 return;
4377
4378         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4379         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4380         if (pending_updates) {
4381                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4382                 /*
4383                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4384                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4385                  */
4386                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4387         }
4388         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4389 }
4390 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4391
4392 /*
4393  * Called from scheduler_tick()
4394  */
4395 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4396 {
4397         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4398         /*
4399          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4400          */
4401         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4402         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4403 }
4404
4405 /*
4406  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4407  * according to the scheduling class and "nice" value.
4408  *
4409  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4410  * balance conservatively.
4411  */
4412 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4413 {
4414         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4415         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4416
4417         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4418                 return total;
4419
4420         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4421 }
4422
4423 /*
4424  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4425  * according to the scheduling class and "nice" value.
4426  */
4427 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4428 {
4429         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4430         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4431
4432         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4433                 return total;
4434
4435         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4436 }
4437
4438 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4439 {
4440         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4441 }
4442
4443 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4444 {
4445         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4446 }
4447
4448 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4449 {
4450         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4451         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4452         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4453
4454         if (nr_running)
4455                 return load_avg / nr_running;
4456
4457         return 0;
4458 }
4459
4460 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4461 {
4462         /*
4463          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4464          * about the boundary, really active task won't care
4465          * about the loss.
4466          */
4467         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4468                 current->wakee_flips >>= 1;
4469                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4470         }
4471
4472         if (current->last_wakee != p) {
4473                 current->last_wakee = p;
4474                 current->wakee_flips++;
4475         }
4476 }
4477
4478 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4479 {
4480         struct sched_entity *se = &p->se;
4481         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4482         u64 min_vruntime;
4483
4484 #ifndef CONFIG_64BIT
4485         u64 min_vruntime_copy;
4486
4487         do {
4488                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4489                 smp_rmb();
4490                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4491         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4492 #else
4493         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4494 #endif
4495
4496         se->vruntime -= min_vruntime;
4497         record_wakee(p);
4498 }
4499
4500 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4501 /*
4502  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4503  *
4504  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4505  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4506  * can calculate the shift in shares.
4507  *
4508  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4509  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4510  * total group weight.
4511  *
4512  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4513  * distribution (s_i) using:
4514  *
4515  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4516  *
4517  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4518  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4519  * shares distribution (s_i):
4520  *
4521  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4522  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4523  *
4524  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4525  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4526  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4527  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4528  *
4529  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4530  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4531  *
4532  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4533  *
4534  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4535  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4536  * weight and shares distributions like:
4537  *
4538  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4539  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4540  *
4541  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4542  *
4543  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4544  *
4545  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4546  *
4547  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4548  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4549  * 4/7) times the weight of the group.
4550  */
4551 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4552 {
4553         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4554
4555         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4556                 return wl;
4557
4558         for_each_sched_entity(se) {
4559                 long w, W;
4560
4561                 tg = se->my_q->tg;
4562
4563                 /*
4564                  * W = @wg + \Sum rw_j
4565                  */
4566                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4567
4568                 /*
4569                  * w = rw_i + @wl
4570                  */
4571                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4572
4573                 /*
4574                  * wl = S * s'_i; see (2)
4575                  */
4576                 if (W > 0 && w < W)
4577                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4578                 else
4579                         wl = tg->shares;
4580
4581                 /*
4582                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4583                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4584                  * calc_cfs_shares().
4585                  */
4586                 if (wl < MIN_SHARES)
4587                         wl = MIN_SHARES;
4588
4589                 /*
4590                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4591                  */
4592                 wl -= se->avg.load_avg;
4593
4594                 /*
4595                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4596                  * the final effective load change on the root group. Since
4597                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4598                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4599                  * resulting from this level per the above.
4600                  */
4601                 wg = 0;
4602         }
4603
4604         return wl;
4605 }
4606 #else
4607
4608 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4609 {
4610         return wl;
4611 }
4612
4613 #endif
4614
4615 /*
4616  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4617  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4618  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4619  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4620  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4621  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4622  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4623  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4624  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4625  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4626  */
4627 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4628 {
4629         unsigned int master = current->wakee_flips;
4630         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4631         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4632
4633         if (master < slave)
4634                 swap(master, slave);
4635         if (slave < factor || master < slave * factor)
4636                 return 0;
4637         return 1;
4638 }
4639
4640 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4641 {
4642         s64 this_load, load;
4643         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4644         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4645         struct task_group *tg;
4646         unsigned long weight;
4647         int balanced;
4648
4649         idx       = sd->wake_idx;
4650         this_cpu  = smp_processor_id();
4651         prev_cpu  = task_cpu(p);
4652         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4653         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4654
4655         /*
4656          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4657          * effect of the currently running task from the load
4658          * of the current CPU:
4659          */
4660         if (sync) {
4661                 tg = task_group(current);
4662                 weight = current->se.avg.load_avg;
4663
4664                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4665                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4666         }
4667
4668         tg = task_group(p);
4669         weight = p->se.avg.load_avg;
4670
4671         /*
4672          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4673          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4674          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4675          * about that, so that's good too.
4676          *
4677          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4678          * task to be woken on this_cpu.
4679          */
4680         this_eff_load = 100;
4681         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4682
4683         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4684         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4685
4686         if (this_load > 0) {
4687                 this_eff_load *= this_load +
4688                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4689
4690                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4691         }
4692
4693         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4694
4695         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4696
4697         if (!balanced)
4698                 return 0;
4699
4700         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4701         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4702
4703         return 1;
4704 }
4705
4706 /*
4707  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4708  * domain.
4709  */
4710 static struct sched_group *
4711 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4712                   int this_cpu, int sd_flag)
4713 {
4714         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4715         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4716         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4717         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4718
4719         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4720                 load_idx = sd->wake_idx;
4721
4722         do {
4723                 unsigned long load, avg_load;
4724                 int local_group;
4725                 int i;
4726
4727                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4728                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4729                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4730                         continue;
4731
4732                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4733                                                sched_group_cpus(group));
4734
4735                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4736                 avg_load = 0;
4737
4738                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4739                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4740                         if (local_group)
4741                                 load = source_load(i, load_idx);
4742                         else
4743                                 load = target_load(i, load_idx);
4744
4745                         avg_load += load;
4746                 }
4747
4748                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4749                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4750
4751                 if (local_group) {
4752                         this_load = avg_load;
4753                 } else if (avg_load < min_load) {
4754                         min_load = avg_load;
4755                         idlest = group;
4756                 }
4757         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4758
4759         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4760                 return NULL;
4761         return idlest;
4762 }
4763
4764 /*
4765  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4766  */
4767 static int
4768 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4769 {
4770         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4771         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4772         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4773         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4774         int shallowest_idle_cpu = -1;
4775         int i;
4776
4777         /* Traverse only the allowed CPUs */
4778         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4779                 if (idle_cpu(i)) {
4780                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4781                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4782                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4783                                 /*
4784                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4785                                  * has the smallest exit latency irrespective
4786                                  * of any idle timestamp.
4787                                  */
4788                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4789                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4790                                 shallowest_idle_cpu = i;
4791                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4792                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4793                                 /*
4794                                  * If equal or no active idle state, then
4795                                  * the most recently idled CPU might have
4796                                  * a warmer cache.
4797                                  */
4798                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4799                                 shallowest_idle_cpu = i;
4800                         }
4801                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4802                         load = weighted_cpuload(i);
4803                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4804                                 min_load = load;
4805                                 least_loaded_cpu = i;
4806                         }
4807                 }
4808         }
4809
4810         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4811 }
4812
4813 /*
4814  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4815  */
4816 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4817 {
4818         struct sched_domain *sd;
4819         struct sched_group *sg;
4820         int i = task_cpu(p);
4821
4822         if (idle_cpu(target))
4823                 return target;
4824
4825         /*
4826          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4827          */
4828         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4829                 return i;
4830
4831         /*
4832          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4833          */
4834         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4835         for_each_lower_domain(sd) {
4836                 sg = sd->groups;
4837                 do {
4838                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4839                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4840                                 goto next;
4841
4842                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4843                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4844                                         goto next;
4845                         }
4846
4847                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4848                                         tsk_cpus_allowed(p));
4849                         goto done;
4850 next:
4851                         sg = sg->next;
4852                 } while (sg != sd->groups);
4853         }
4854 done:
4855         return target;
4856 }
4857 /*
4858  * get_cpu_usage returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4859  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4860  * compare the usage with the capacity of the CPU that is available for CFS
4861  * task (ie cpu_capacity).
4862  * cfs.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks on a
4863  * CPU. It represents the amount of utilization of a CPU in the range
4864  * [0..SCHED_LOAD_SCALE].  The usage of a CPU can't be higher than the full
4865  * capacity of the CPU because it's about the running time on this CPU.
4866  * Nevertheless, cfs.avg.util_avg can be higher than SCHED_LOAD_SCALE
4867  * because of unfortunate rounding in util_avg or just
4868  * after migrating tasks until the average stabilizes with the new running
4869  * time. So we need to check that the usage stays into the range
4870  * [0..cpu_capacity_orig] and cap if necessary.
4871  * Without capping the usage, a group could be seen as overloaded (CPU0 usage
4872  * at 121% + CPU1 usage at 80%) whereas CPU1 has 20% of available capacity
4873  */
4874 static int get_cpu_usage(int cpu)
4875 {
4876         unsigned long usage = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
4877         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
4878
4879         if (usage >= SCHED_LOAD_SCALE)
4880                 return capacity;
4881
4882         return (usage * capacity) >> SCHED_LOAD_SHIFT;
4883 }
4884
4885 /*
4886  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4887  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4888  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4889  *
4890  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4891  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4892  *
4893  * Returns the target cpu number.
4894  *
4895  * preempt must be disabled.
4896  */
4897 static int
4898 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4899 {
4900         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4901         int cpu = smp_processor_id();
4902         int new_cpu = prev_cpu;
4903         int want_affine = 0;
4904         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4905
4906         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4907                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
4908
4909         rcu_read_lock();
4910         for_each_domain(cpu, tmp) {
4911                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4912                         break;
4913
4914                 /*
4915                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4916                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4917                  */
4918                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4919                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4920                         affine_sd = tmp;
4921                         break;
4922                 }
4923
4924                 if (tmp->flags & sd_flag)
4925                         sd = tmp;
4926                 else if (!want_affine)
4927                         break;
4928         }
4929
4930         if (affine_sd) {
4931                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
4932                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4933                         new_cpu = cpu;
4934         }
4935
4936         if (!sd) {
4937                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
4938                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
4939
4940         } else while (sd) {
4941                 struct sched_group *group;
4942                 int weight;
4943
4944                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4945                         sd = sd->child;
4946                         continue;
4947                 }
4948
4949                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4950                 if (!group) {
4951                         sd = sd->child;
4952                         continue;
4953                 }
4954
4955                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4956                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4957                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4958                         sd = sd->child;
4959                         continue;
4960                 }
4961
4962                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4963                 cpu = new_cpu;
4964                 weight = sd->span_weight;
4965                 sd = NULL;
4966                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4967                         if (weight <= tmp->span_weight)
4968                                 break;
4969                         if (tmp->flags & sd_flag)
4970                                 sd = tmp;
4971                 }
4972                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4973         }
4974         rcu_read_unlock();
4975
4976         return new_cpu;
4977 }
4978
4979 /*
4980  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4981  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4982  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4983  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4984  */
4985 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4986 {
4987         /*
4988          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
4989          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
4990          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
4991          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
4992          * load sounds not bad.
4993          */
4994         remove_entity_load_avg(&p->se);
4995
4996         /* Tell new CPU we are migrated */
4997         p->se.avg.last_update_time = 0;
4998
4999         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5000         p->se.exec_start = 0;
5001 }
5002
5003 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5004 {
5005         remove_entity_load_avg(&p->se);
5006 }
5007 #endif /* CONFIG_SMP */
5008
5009 static unsigned long
5010 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5011 {
5012         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5013
5014         /*
5015          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5016          * to virtual-time in his units.
5017          *
5018          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5019          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5020          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5021          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5022          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5023          *
5024          * This is especially important for buddies when the leftmost
5025          * task is higher priority than the buddy.
5026          */
5027         return calc_delta_fair(gran, se);
5028 }
5029
5030 /*
5031  * Should 'se' preempt 'curr'.
5032  *
5033  *             |s1
5034  *        |s2
5035  *   |s3
5036  *         g
5037  *      |<--->|c
5038  *
5039  *  w(c, s1) = -1
5040  *  w(c, s2) =  0
5041  *  w(c, s3) =  1
5042  *
5043  */
5044 static int
5045 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5046 {
5047         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5048
5049         if (vdiff <= 0)
5050                 return -1;
5051
5052         gran = wakeup_gran(curr, se);
5053         if (vdiff > gran)
5054                 return 1;
5055
5056         return 0;
5057 }
5058
5059 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5060 {
5061         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5062                 return;
5063
5064         for_each_sched_entity(se)
5065                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5066 }
5067
5068 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5069 {
5070         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5071                 return;
5072
5073         for_each_sched_entity(se)
5074                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5075 }
5076
5077 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5078 {
5079         for_each_sched_entity(se)
5080                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5081 }
5082
5083 /*
5084  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5085  */
5086 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5087 {
5088         struct task_struct *curr = rq->curr;
5089         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5090         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5091         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5092         int next_buddy_marked = 0;
5093
5094         if (unlikely(se == pse))
5095                 return;
5096
5097         /*
5098          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5099          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5100          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5101          * next-buddy nomination below.
5102          */
5103         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5104                 return;
5105
5106         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5107                 set_next_buddy(pse);
5108                 next_buddy_marked = 1;
5109         }
5110
5111         /*
5112          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5113          * wake up path.
5114          *
5115          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5116          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5117          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5118          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5119          * below.
5120          */
5121         if (test_tsk_need_resched(curr))
5122                 return;
5123
5124         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5125         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5126             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5127                 goto preempt;
5128
5129         /*
5130          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5131          * is driven by the tick):
5132          */
5133         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5134                 return;
5135
5136         find_matching_se(&se, &pse);
5137         update_curr(cfs_rq_of(se));
5138         BUG_ON(!pse);
5139         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5140                 /*
5141                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5142                  * triggering this preemption.
5143                  */
5144                 if (!next_buddy_marked)
5145                         set_next_buddy(pse);
5146                 goto preempt;
5147         }
5148
5149         return;
5150
5151 preempt:
5152         resched_curr(rq);
5153         /*
5154          * Only set the backward buddy when the current task is still
5155          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5156          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5157          * point, either of which can * drop the rq lock.
5158          *
5159          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5160          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5161          */
5162         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5163                 return;
5164
5165         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5166                 set_last_buddy(se);
5167 }
5168
5169 static struct task_struct *
5170 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5171 {
5172         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5173         struct sched_entity *se;
5174         struct task_struct *p;
5175         int new_tasks;
5176
5177 again:
5178 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5179         if (!cfs_rq->nr_running)
5180                 goto idle;
5181
5182         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5183                 goto simple;
5184
5185         /*
5186          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5187          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5188          *
5189          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5190          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5191          */
5192
5193         do {
5194                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5195
5196                 /*
5197                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5198                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5199                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5200                  * forget we've ever seen it.
5201                  */
5202                 if (curr) {
5203                         if (curr->on_rq)
5204                                 update_curr(cfs_rq);
5205                         else
5206                                 curr = NULL;
5207
5208                         /*
5209                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5210                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5211                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5212                          * be correct.
5213                          */
5214                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5215                                 goto simple;
5216                 }
5217
5218                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5219                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5220         } while (cfs_rq);
5221
5222         p = task_of(se);
5223
5224         /*
5225          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5226          * is a different task than we started out with, try and touch the
5227          * least amount of cfs_rqs.
5228          */
5229         if (prev != p) {
5230                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5231
5232                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5233                         int se_depth = se->depth;
5234                         int pse_depth = pse->depth;
5235
5236                         if (se_depth <= pse_depth) {
5237                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5238                                 pse = parent_entity(pse);
5239                         }
5240                         if (se_depth >= pse_depth) {
5241                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5242                                 se = parent_entity(se);
5243                         }
5244                 }
5245
5246                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5247                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5248         }
5249
5250         if (hrtick_enabled(rq))
5251                 hrtick_start_fair(rq, p);
5252
5253         return p;
5254 simple:
5255         cfs_rq = &rq->cfs;
5256 #endif
5257
5258         if (!cfs_rq->nr_running)
5259                 goto idle;
5260
5261         put_prev_task(rq, prev);
5262
5263         do {
5264                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5265                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5266                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5267         } while (cfs_rq);
5268
5269         p = task_of(se);
5270
5271         if (hrtick_enabled(rq))
5272                 hrtick_start_fair(rq, p);
5273
5274         return p;
5275
5276 idle:
5277         /*
5278          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5279          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5280          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5281          * re-start the picking loop.
5282          */
5283         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5284         new_tasks = idle_balance(rq);
5285         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5286         /*
5287          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5288          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5289          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5290          */
5291         if (new_tasks < 0)
5292                 return RETRY_TASK;
5293
5294         if (new_tasks > 0)
5295                 goto again;
5296
5297         return NULL;
5298 }
5299
5300 /*
5301  * Account for a descheduled task:
5302  */
5303 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5304 {
5305         struct sched_entity *se = &prev->se;
5306         struct cfs_rq *cfs_rq;
5307
5308         for_each_sched_entity(se) {
5309                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5310                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5311         }
5312 }
5313
5314 /*
5315  * sched_yield() is very simple
5316  *
5317  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5318  */
5319 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5320 {
5321         struct task_struct *curr = rq->curr;
5322         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5323         struct sched_entity *se = &curr->se;
5324
5325         /*
5326          * Are we the only task in the tree?
5327          */
5328         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5329                 return;
5330
5331         clear_buddies(cfs_rq, se);
5332
5333         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5334                 update_rq_clock(rq);
5335                 /*
5336                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5337                  */
5338                 update_curr(cfs_rq);
5339                 /*
5340                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5341                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5342                  * and double the fastpath cost.
5343                  */
5344                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5345         }
5346
5347         set_skip_buddy(se);
5348 }
5349
5350 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5351 {
5352         struct sched_entity *se = &p->se;
5353
5354         /* throttled hierarchies are not runnable */
5355         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5356                 return false;
5357
5358         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5359         set_next_buddy(se);
5360
5361         yield_task_fair(rq);
5362
5363         return true;
5364 }
5365
5366 #ifdef CONFIG_SMP
5367 /**************************************************
5368  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5369  *
5370  * BASICS
5371  *
5372  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5373  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5374  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5375  *
5376  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5377  *
5378  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5379  * W_i,0 is defined as:
5380  *
5381  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5382  *
5383  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5384  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5385  *
5386  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5387  * weight:
5388  *
5389  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5390  *
5391  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5392  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5393  * can also include other factors [XXX].
5394  *
5395  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5396  * directly from (1):
5397  *
5398  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5399  *
5400  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5401  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5402  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5403  *
5404  * [XXX expand on:
5405  *     - infeasible weights;
5406  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5407  *
5408  *
5409  * SCHED DOMAINS
5410  *
5411  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5412  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5413  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5414  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5415  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5416  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5417  * the groups.
5418  *
5419  * This yields:
5420  *
5421  *     log_2 n     1     n
5422  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5423  *     i = 0      2^i   2^i
5424  *                               `- size of each group
5425  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5426  *         |         `- freq
5427  *         `- sum over all levels
5428  *
5429  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5430  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5431  *
5432  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5433  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5434  *
5435  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5436  *
5437  *             log_2 n     
5438  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5439  *             k = 0
5440  *
5441  * And you'll find that:
5442  *
5443  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5444  *
5445  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5446  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5447  * of:
5448  *
5449  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5450  *
5451  *
5452  * WORK CONSERVING
5453  *
5454  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5455  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5456  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5457  *
5458  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5459  * time.
5460  *
5461  * [XXX more?]
5462  *
5463  *
5464  * CGROUPS
5465  *
5466  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5467  *
5468  *                                s_k,i
5469  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5470  *                                 S_k
5471  *
5472  * Where
5473  *
5474  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5475  *
5476  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5477  *
5478  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5479  * property.
5480  *
5481  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5482  *      rewrite all of this once again.]
5483  */ 
5484
5485 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5486
5487 enum fbq_type { regular, remote, all };
5488
5489 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5490 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5491 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5492 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5493
5494 struct lb_env {
5495         struct sched_domain     *sd;
5496
5497         struct rq               *src_rq;
5498         int                     src_cpu;
5499
5500         int                     dst_cpu;
5501         struct rq               *dst_rq;
5502
5503         struct cpumask          *dst_grpmask;
5504         int                     new_dst_cpu;
5505         enum cpu_idle_type      idle;
5506         long                    imbalance;
5507         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5508         struct cpumask          *cpus;
5509
5510         unsigned int            flags;
5511
5512         unsigned int            loop;
5513         unsigned int            loop_break;
5514         unsigned int            loop_max;
5515
5516         enum fbq_type           fbq_type;
5517         struct list_head        tasks;
5518 };
5519
5520 /*
5521  * Is this task likely cache-hot:
5522  */
5523 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5524 {
5525         s64 delta;
5526
5527         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5528
5529         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5530                 return 0;
5531
5532         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5533                 return 0;
5534
5535         /*
5536          * Buddy candidates are cache hot:
5537          */
5538         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5539                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5540                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5541                 return 1;
5542
5543         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5544                 return 1;
5545         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5546                 return 0;
5547
5548         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5549
5550         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5551 }
5552
5553 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5554 /*
5555  * Returns 1, if task migration degrades locality
5556  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5557  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5558  */
5559 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5560 {
5561         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5562         unsigned long src_faults, dst_faults;
5563         int src_nid, dst_nid;
5564
5565         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5566                 return -1;
5567
5568         if (!sched_feat(NUMA))
5569                 return -1;
5570
5571         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5572         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5573
5574         if (src_nid == dst_nid)
5575                 return -1;
5576
5577         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5578         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5579                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5580                         return 1;
5581                 else
5582                         return -1;
5583         }
5584
5585         /* Encourage migration to the preferred node. */
5586         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5587                 return 0;
5588
5589         if (numa_group) {
5590                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5591                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5592         } else {
5593                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5594                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5595         }
5596
5597         return dst_faults < src_faults;
5598 }
5599
5600 #else
5601 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5602                                              struct lb_env *env)
5603 {
5604         return -1;
5605 }
5606 #endif
5607
5608 /*
5609  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5610  */
5611 static
5612 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5613 {
5614         int tsk_cache_hot;
5615
5616         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5617
5618         /*
5619          * We do not migrate tasks that are:
5620          * 1) throttled_lb_pair, or
5621          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5622          * 3) running (obviously), or
5623          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5624          */
5625         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5626                 return 0;
5627
5628         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5629                 int cpu;
5630
5631                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5632
5633                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5634
5635                 /*
5636                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5637                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5638                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5639                  *
5640                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5641                  * one in current iteration.
5642                  */
5643                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5644                         return 0;
5645
5646                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5647                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5648                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5649                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5650                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5651                                 break;
5652                         }
5653                 }
5654
5655                 return 0;
5656         }
5657
5658         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5659         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5660
5661         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5662                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5663                 return 0;
5664         }
5665
5666         /*
5667          * Aggressive migration if:
5668          * 1) destination numa is preferred
5669          * 2) task is cache cold, or
5670          * 3) too many balance attempts have failed.
5671          */
5672         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5673         if (tsk_cache_hot == -1)
5674                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5675
5676         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5677             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5678                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5679                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5680                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5681                 }
5682                 return 1;
5683         }
5684
5685         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5686         return 0;
5687 }
5688
5689 /*
5690  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5691  */
5692 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5693 {
5694         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5695
5696         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5697         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5698         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5699 }
5700
5701 /*
5702  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5703  * part of active balancing operations within "domain".
5704  *
5705  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5706  */
5707 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5708 {
5709         struct task_struct *p, *n;
5710
5711         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5712
5713         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5714                 if (!can_migrate_task(p, env))
5715                         continue;
5716
5717                 detach_task(p, env);
5718
5719                 /*
5720                  * Right now, this is only the second place where
5721                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5722                  * so we can safely collect stats here rather than
5723                  * inside detach_tasks().
5724                  */
5725                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5726                 return p;
5727         }
5728         return NULL;
5729 }
5730
5731 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5732
5733 /*
5734  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5735  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5736  *
5737  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5738  */
5739 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5740 {
5741         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5742         struct task_struct *p;
5743         unsigned long load;
5744         int detached = 0;
5745
5746         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5747
5748         if (env->imbalance <= 0)
5749                 return 0;
5750
5751         while (!list_empty(tasks)) {
5752                 /*
5753                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
5754                  * which could at worst lead to a livelock crash.
5755                  */
5756                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
5757                         break;
5758
5759                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5760
5761                 env->loop++;
5762                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5763                 if (env->loop > env->loop_max)
5764                         break;
5765
5766                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5767                 if (env->loop > env->loop_break) {
5768                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5769                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5770                         break;
5771                 }
5772
5773                 if (!can_migrate_task(p, env))
5774                         goto next;
5775
5776                 load = task_h_load(p);
5777
5778                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5779                         goto next;
5780
5781                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5782                         goto next;
5783
5784                 detach_task(p, env);
5785                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5786
5787                 detached++;
5788                 env->imbalance -= load;
5789
5790 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5791                 /*
5792                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5793                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5794                  * the critical section.
5795                  */
5796                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5797                         break;
5798 #endif
5799
5800                 /*
5801                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5802                  * weighted load.
5803                  */
5804                 if (env->imbalance <= 0)
5805                         break;
5806
5807                 continue;
5808 next:
5809                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5810         }
5811
5812         /*
5813          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5814          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5815          * than inside detach_one_task().
5816          */
5817         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5818
5819         return detached;
5820 }
5821
5822 /*
5823  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5824  */
5825 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5826 {
5827         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5828
5829         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5830         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5831         activate_task(rq, p, 0);
5832         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5833 }
5834
5835 /*
5836  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5837  * its new rq.
5838  */
5839 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5840 {
5841         raw_spin_lock(&rq->lock);
5842         attach_task(rq, p);
5843         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5844 }
5845
5846 /*
5847  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5848  * new rq.
5849  */
5850 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5851 {
5852         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5853         struct task_struct *p;
5854
5855         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5856
5857         while (!list_empty(tasks)) {
5858                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5859                 list_del_init(&p->se.group_node);
5860
5861                 attach_task(env->dst_rq, p);
5862         }
5863
5864         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5865 }
5866
5867 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5868 static void update_blocked_averages(int cpu)
5869 {
5870         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5871         struct cfs_rq *cfs_rq;
5872         unsigned long flags;
5873
5874         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5875         update_rq_clock(rq);
5876
5877         /*
5878          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5879          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5880          */
5881         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5882                 /* throttled entities do not contribute to load */
5883                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5884                         continue;
5885
5886                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
5887                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
5888         }
5889         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5890 }
5891
5892 /*
5893  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5894  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5895  * group is a fraction of its parents load.
5896  */
5897 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5898 {
5899         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5900         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5901         unsigned long now = jiffies;
5902         unsigned long load;
5903
5904         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5905                 return;
5906
5907         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5908         for_each_sched_entity(se) {
5909                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5910                 cfs_rq->h_load_next = se;
5911                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5912                         break;
5913         }
5914
5915         if (!se) {
5916                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5917                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5918         }
5919
5920         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5921                 load = cfs_rq->h_load;
5922                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
5923                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
5924                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5925                 cfs_rq->h_load = load;
5926                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5927         }
5928 }
5929
5930 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5931 {
5932         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5933
5934         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5935         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
5936                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
5937 }
5938 #else
5939 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5940 {
5941         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5942         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5943         unsigned long flags;
5944
5945         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5946         update_rq_clock(rq);
5947         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
5948         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5949 }
5950
5951 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5952 {
5953         return p->se.avg.load_avg;
5954 }
5955 #endif
5956
5957 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5958
5959 enum group_type {
5960         group_other = 0,
5961         group_imbalanced,
5962         group_overloaded,
5963 };
5964
5965 /*
5966  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5967  */
5968 struct sg_lb_stats {
5969         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5970         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5971         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5972         unsigned long load_per_task;
5973         unsigned long group_capacity;
5974         unsigned long group_usage; /* Total usage of the group */
5975         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5976         unsigned int idle_cpus;
5977         unsigned int group_weight;
5978         enum group_type group_type;
5979         int group_no_capacity;
5980 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5981         unsigned int nr_numa_running;
5982         unsigned int nr_preferred_running;
5983 #endif
5984 };
5985
5986 /*
5987  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5988  *               during load balancing.
5989  */
5990 struct sd_lb_stats {
5991         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5992         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5993         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5994         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5995         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5996
5997         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5998         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5999 };
6000
6001 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6002 {
6003         /*
6004          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6005          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6006          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6007          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6008          */
6009         *sds = (struct sd_lb_stats){
6010                 .busiest = NULL,
6011                 .local = NULL,
6012                 .total_load = 0UL,
6013                 .total_capacity = 0UL,
6014                 .busiest_stat = {
6015                         .avg_load = 0UL,
6016                         .sum_nr_running = 0,
6017                         .group_type = group_other,
6018                 },
6019         };
6020 }
6021
6022 /**
6023  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6024  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6025  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6026  *
6027  * Return: The load index.
6028  */
6029 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6030                                         enum cpu_idle_type idle)
6031 {
6032         int load_idx;
6033
6034         switch (idle) {
6035         case CPU_NOT_IDLE:
6036                 load_idx = sd->busy_idx;
6037                 break;
6038
6039         case CPU_NEWLY_IDLE:
6040                 load_idx = sd->newidle_idx;
6041                 break;
6042         default:
6043                 load_idx = sd->idle_idx;
6044                 break;
6045         }
6046
6047         return load_idx;
6048 }
6049
6050 static unsigned long default_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6051 {
6052         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && (sd->span_weight > 1))
6053                 return sd->smt_gain / sd->span_weight;
6054
6055         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
6056 }
6057
6058 unsigned long __weak arch_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6059 {
6060         return default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6061 }
6062
6063 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6064 {
6065         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6066         u64 total, used, age_stamp, avg;
6067         s64 delta;
6068
6069         /*
6070          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6071          * we read them once before doing sanity checks on them.
6072          */
6073         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6074         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6075         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6076
6077         if (unlikely(delta < 0))
6078                 delta = 0;
6079
6080         total = sched_avg_period() + delta;
6081
6082         used = div_u64(avg, total);
6083
6084         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6085                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6086
6087         return 1;
6088 }
6089
6090 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6091 {
6092         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
6093         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6094
6095         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
6096                 capacity *= arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6097         else
6098                 capacity *= default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6099
6100         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6101
6102         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6103
6104         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6105         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6106
6107         if (!capacity)
6108                 capacity = 1;
6109
6110         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6111         sdg->sgc->capacity = capacity;
6112 }
6113
6114 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6115 {
6116         struct sched_domain *child = sd->child;
6117         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6118         unsigned long capacity;
6119         unsigned long interval;
6120
6121         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6122         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6123         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6124
6125         if (!child) {
6126                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6127                 return;
6128         }
6129
6130         capacity = 0;
6131
6132         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6133                 /*
6134                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6135                  * span the current group.
6136                  */
6137
6138                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6139                         struct sched_group_capacity *sgc;
6140                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6141
6142                         /*
6143                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6144                          * gets here before we've attached the domains to the
6145                          * runqueues.
6146                          *
6147                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6148                          * in update_cpu_capacity().
6149                          *
6150                          * This avoids capacity from being 0 and
6151                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6152                          */
6153                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6154                                 capacity += capacity_of(cpu);
6155                                 continue;
6156                         }
6157
6158                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6159                         capacity += sgc->capacity;
6160                 }
6161         } else  {
6162                 /*
6163                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6164                  * span the current group.
6165                  */ 
6166
6167                 group = child->groups;
6168                 do {
6169                         capacity += group->sgc->capacity;
6170                         group = group->next;
6171                 } while (group != child->groups);
6172         }
6173
6174         sdg->sgc->capacity = capacity;
6175 }
6176
6177 /*
6178  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6179  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6180  * Return true is the capacity is reduced
6181  */
6182 static inline int
6183 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6184 {
6185         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6186                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6187 }
6188
6189 /*
6190  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6191  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6192  *
6193  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6194  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6195  * Something like:
6196  *
6197  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6198  *              *     * * *
6199  *
6200  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6201  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6202  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6203  *
6204  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6205  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6206  * moving tasks due to affinity constraints.
6207  *
6208  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6209  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6210  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6211  * to create an effective group imbalance.
6212  *
6213  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6214  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6215  * subtle and fragile situation.
6216  */
6217
6218 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6219 {
6220         return group->sgc->imbalance;
6221 }
6222
6223 /*
6224  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6225  * be used by some tasks.
6226  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6227  * smaller than the number of CPUs or if the usage is lower than the available
6228  * capacity for CFS tasks.
6229  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6230  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6231  * capacity in meaningful for the load balancer.
6232  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6233  * any benefit for the load balance.
6234  */
6235 static inline bool
6236 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6237 {
6238         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6239                 return true;
6240
6241         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6242                         (sgs->group_usage * env->sd->imbalance_pct))
6243                 return true;
6244
6245         return false;
6246 }
6247
6248 /*
6249  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6250  *  handle.
6251  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6252  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6253  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6254  *  false.
6255  */
6256 static inline bool
6257 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6258 {
6259         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6260                 return false;
6261
6262         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6263                         (sgs->group_usage * env->sd->imbalance_pct))
6264                 return true;
6265
6266         return false;
6267 }
6268
6269 static enum group_type group_classify(struct lb_env *env,
6270                 struct sched_group *group,
6271                 struct sg_lb_stats *sgs)
6272 {
6273         if (sgs->group_no_capacity)
6274                 return group_overloaded;
6275
6276         if (sg_imbalanced(group))
6277                 return group_imbalanced;
6278
6279         return group_other;
6280 }
6281
6282 /**
6283  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6284  * @env: The load balancing environment.
6285  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6286  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6287  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6288  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6289  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6290  */
6291 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6292                         struct sched_group *group, int load_idx,
6293                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6294                         bool *overload)
6295 {
6296         unsigned long load;
6297         int i;
6298
6299         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6300
6301         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6302                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6303
6304                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6305                 if (local_group)
6306                         load = target_load(i, load_idx);
6307                 else
6308                         load = source_load(i, load_idx);
6309
6310                 sgs->group_load += load;
6311                 sgs->group_usage += get_cpu_usage(i);
6312                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6313
6314                 if (rq->nr_running > 1)
6315                         *overload = true;
6316
6317 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6318                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6319                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6320 #endif
6321                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6322                 if (idle_cpu(i))
6323                         sgs->idle_cpus++;
6324         }
6325
6326         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6327         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6328         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6329
6330         if (sgs->sum_nr_running)
6331                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6332
6333         sgs->group_weight = group->group_weight;
6334
6335         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6336         sgs->group_type = group_classify(env, group, sgs);
6337 }
6338
6339 /**
6340  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6341  * @env: The load balancing environment.
6342  * @sds: sched_domain statistics
6343  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6344  * @sgs: sched_group statistics
6345  *
6346  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6347  * busiest group.
6348  *
6349  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6350  * busiest group. %false otherwise.
6351  */
6352 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6353                                    struct sd_lb_stats *sds,
6354                                    struct sched_group *sg,
6355                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6356 {
6357         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6358
6359         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6360                 return true;
6361
6362         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6363                 return false;
6364
6365         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6366                 return false;
6367
6368         /* This is the busiest node in its class. */
6369         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6370                 return true;
6371
6372         /*
6373          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6374          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6375          * higher than ourself as busy.
6376          */
6377         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6378                 if (!sds->busiest)
6379                         return true;
6380
6381                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6382                         return true;
6383         }
6384
6385         return false;
6386 }
6387
6388 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6389 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6390 {
6391         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6392                 return regular;
6393         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6394                 return remote;
6395         return all;
6396 }
6397
6398 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6399 {
6400         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6401                 return regular;
6402         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6403                 return remote;
6404         return all;
6405 }
6406 #else
6407 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6408 {
6409         return all;
6410 }
6411
6412 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6413 {
6414         return regular;
6415 }
6416 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6417
6418 /**
6419  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6420  * @env: The load balancing environment.
6421  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6422  */
6423 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6424 {
6425         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6426         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6427         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6428         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6429         bool overload = false;
6430
6431         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6432                 prefer_sibling = 1;
6433
6434         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6435
6436         do {
6437                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6438                 int local_group;
6439
6440                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6441                 if (local_group) {
6442                         sds->local = sg;
6443                         sgs = &sds->local_stat;
6444
6445                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6446                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6447                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6448                 }
6449
6450                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6451                                                 &overload);
6452
6453                 if (local_group)
6454                         goto next_group;
6455
6456                 /*
6457                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6458                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6459                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6460                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6461                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6462                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6463                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6464                  * the tasks on the system).
6465                  */
6466                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6467                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6468                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6469                         sgs->group_no_capacity = 1;
6470                         sgs->group_type = group_overloaded;
6471                 }
6472
6473                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6474                         sds->busiest = sg;
6475                         sds->busiest_stat = *sgs;
6476                 }
6477
6478 next_group:
6479                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6480                 sds->total_load += sgs->group_load;
6481                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6482
6483                 sg = sg->next;
6484         } while (sg != env->sd->groups);
6485
6486         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6487                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6488
6489         if (!env->sd->parent) {
6490                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6491                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6492                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6493         }
6494
6495 }
6496
6497 /**
6498  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6499  *                      sched doman.
6500  *
6501  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6502  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6503  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6504  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6505  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6506  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6507  *
6508  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6509  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6510  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6511  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6512  * number.
6513  *
6514  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6515  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6516  *
6517  * @env: The load balancing environment.
6518  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6519  */
6520 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6521 {
6522         int busiest_cpu;
6523
6524         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6525                 return 0;
6526
6527         if (!sds->busiest)
6528                 return 0;
6529
6530         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6531         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6532                 return 0;
6533
6534         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6535                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6536                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6537
6538         return 1;
6539 }
6540
6541 /**
6542  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6543  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6544  *                      load balancing.
6545  * @env: The load balancing environment.
6546  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6547  */
6548 static inline
6549 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6550 {
6551         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6552         unsigned int imbn = 2;
6553         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6554         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6555
6556         local = &sds->local_stat;
6557         busiest = &sds->busiest_stat;
6558
6559         if (!local->sum_nr_running)
6560                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6561         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6562                 imbn = 1;
6563
6564         scaled_busy_load_per_task =
6565                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6566                 busiest->group_capacity;
6567
6568         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6569             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6570                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6571                 return;
6572         }
6573
6574         /*
6575          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6576          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6577          * moving them.
6578          */
6579
6580         capa_now += busiest->group_capacity *
6581                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6582         capa_now += local->group_capacity *
6583                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6584         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6585
6586         /* Amount of load we'd subtract */
6587         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6588                 capa_move += busiest->group_capacity *
6589                             min(busiest->load_per_task,
6590                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6591         }
6592
6593         /* Amount of load we'd add */
6594         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6595             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6596                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6597                       local->group_capacity;
6598         } else {
6599                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6600                       local->group_capacity;
6601         }
6602         capa_move += local->group_capacity *
6603                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6604         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6605
6606         /* Move if we gain throughput */
6607         if (capa_move > capa_now)
6608                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6609 }
6610
6611 /**
6612  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6613  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6614  * @env: load balance environment
6615  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6616  */
6617 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6618 {
6619         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6620         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6621
6622         local = &sds->local_stat;
6623         busiest = &sds->busiest_stat;
6624
6625         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6626                 /*
6627                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6628                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6629                  */
6630                 busiest->load_per_task =
6631                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6632         }
6633
6634         /*
6635          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6636          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6637          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6638          */
6639         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6640             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6641                 env->imbalance = 0;
6642                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6643         }
6644
6645         /*
6646          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6647          */
6648         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6649             local->group_type   == group_overloaded) {
6650                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6651                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6652                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6653                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6654                 else
6655                         load_above_capacity = ~0UL;
6656         }
6657
6658         /*
6659          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6660          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6661          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6662          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6663          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6664          * for the minimum possible imbalance.
6665          */
6666         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6667
6668         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6669         env->imbalance = min(
6670                 max_pull * busiest->group_capacity,
6671                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6672         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6673
6674         /*
6675          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6676          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6677          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6678          * moved
6679          */
6680         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6681                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6682 }
6683
6684 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6685
6686 /**
6687  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6688  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6689  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6690  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6691  * such a group exists.
6692  *
6693  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6694  * to restore balance.
6695  *
6696  * @env: The load balancing environment.
6697  *
6698  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6699  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6700  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6701  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6702  */
6703 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6704 {
6705         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6706         struct sd_lb_stats sds;
6707
6708         init_sd_lb_stats(&sds);
6709
6710         /*
6711          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6712          * this level.
6713          */
6714         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6715         local = &sds.local_stat;
6716         busiest = &sds.busiest_stat;
6717
6718         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6719         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6720             check_asym_packing(env, &sds))
6721                 return sds.busiest;
6722
6723         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6724         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6725                 goto out_balanced;
6726
6727         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6728                                                 / sds.total_capacity;
6729
6730         /*
6731          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6732          * work because they assume all things are equal, which typically
6733          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6734          */
6735         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6736                 goto force_balance;
6737
6738         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6739         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6740             busiest->group_no_capacity)
6741                 goto force_balance;
6742
6743         /*
6744          * If the local group is busier than the selected busiest group
6745          * don't try and pull any tasks.
6746          */
6747         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6748                 goto out_balanced;
6749
6750         /*
6751          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6752          * average load.
6753          */
6754         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6755                 goto out_balanced;
6756
6757         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6758                 /*
6759                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6760                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6761                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6762                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6763                  * might end up to just move the imbalance on another group
6764                  */
6765                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6766                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6767                         goto out_balanced;
6768         } else {
6769                 /*
6770                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6771                  * imbalance_pct to be conservative.
6772                  */
6773                 if (100 * busiest->avg_load <=
6774                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6775                         goto out_balanced;
6776         }
6777
6778 force_balance:
6779         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6780         calculate_imbalance(env, &sds);
6781         return sds.busiest;
6782
6783 out_balanced:
6784         env->imbalance = 0;
6785         return NULL;
6786 }
6787
6788 /*
6789  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6790  */
6791 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6792                                      struct sched_group *group)
6793 {
6794         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6795         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6796         int i;
6797
6798         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6799                 unsigned long capacity, wl;
6800                 enum fbq_type rt;
6801
6802                 rq = cpu_rq(i);
6803                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6804
6805                 /*
6806                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6807                  *  - regular: there are !numa tasks
6808                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6809                  *  - all:     there is no distinction
6810                  *
6811                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6812                  * ignore those when there's better options.
6813                  *
6814                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6815                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6816                  * queue by moving tasks around inside the node.
6817                  *
6818                  * If we cannot move enough load due to this classification
6819                  * the next pass will adjust the group classification and
6820                  * allow migration of more tasks.
6821                  *
6822                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6823                  */
6824                 if (rt > env->fbq_type)
6825                         continue;
6826
6827                 capacity = capacity_of(i);
6828
6829                 wl = weighted_cpuload(i);
6830
6831                 /*
6832                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6833                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6834                  */
6835
6836                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
6837                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
6838                         continue;
6839
6840                 /*
6841                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6842                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6843                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6844                  * potentially running at a lower capacity.
6845                  *
6846                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6847                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6848                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6849                  * our previous maximum.
6850                  */
6851                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6852                         busiest_load = wl;
6853                         busiest_capacity = capacity;
6854                         busiest = rq;
6855                 }
6856         }
6857
6858         return busiest;
6859 }
6860
6861 /*
6862  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6863  * so long as it is large enough.
6864  */
6865 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6866
6867 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6868 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6869
6870 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6871 {
6872         struct sched_domain *sd = env->sd;
6873
6874         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6875
6876                 /*
6877                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6878                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6879                  * lowest numbered CPUs.
6880                  */
6881                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6882                         return 1;
6883         }
6884
6885         /*
6886          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
6887          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
6888          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
6889          * available on dst_cpu.
6890          */
6891         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
6892             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
6893                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
6894                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
6895                         return 1;
6896         }
6897
6898         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6899 }
6900
6901 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6902
6903 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6904 {
6905         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6906         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6907         int cpu, balance_cpu = -1;
6908
6909         /*
6910          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6911          * to do the newly idle load balance.
6912          */
6913         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6914                 return 1;
6915
6916         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6917         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6918         /* Try to find first idle cpu */
6919         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6920                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6921                         continue;
6922
6923                 balance_cpu = cpu;
6924                 break;
6925         }
6926
6927         if (balance_cpu == -1)
6928                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6929
6930         /*
6931          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6932          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6933          */
6934         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6935 }
6936
6937 /*
6938  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6939  * tasks if there is an imbalance.
6940  */
6941 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6942                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6943                         int *continue_balancing)
6944 {
6945         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6946         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6947         struct sched_group *group;
6948         struct rq *busiest;
6949         unsigned long flags;
6950         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
6951
6952         struct lb_env env = {
6953                 .sd             = sd,
6954                 .dst_cpu        = this_cpu,
6955                 .dst_rq         = this_rq,
6956                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6957                 .idle           = idle,
6958                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6959                 .cpus           = cpus,
6960                 .fbq_type       = all,
6961                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6962         };
6963
6964         /*
6965          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6966          * other cpus in our group
6967          */
6968         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6969                 env.dst_grpmask = NULL;
6970
6971         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6972
6973         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6974
6975 redo:
6976         if (!should_we_balance(&env)) {
6977                 *continue_balancing = 0;
6978                 goto out_balanced;
6979         }
6980
6981         group = find_busiest_group(&env);
6982         if (!group) {
6983                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6984                 goto out_balanced;
6985         }
6986
6987         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6988         if (!busiest) {
6989                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6990                 goto out_balanced;
6991         }
6992
6993         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6994
6995         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6996
6997         env.src_cpu = busiest->cpu;
6998         env.src_rq = busiest;
6999
7000         ld_moved = 0;
7001         if (busiest->nr_running > 1) {
7002                 /*
7003                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7004                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7005                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7006                  * correctly treated as an imbalance.
7007                  */
7008                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7009                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7010
7011 more_balance:
7012                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7013
7014                 /*
7015                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7016                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7017                  */
7018                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7019
7020                 /*
7021                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7022                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7023                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7024                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7025                  * See task_rq_lock() family for the details.
7026                  */
7027
7028                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7029
7030                 if (cur_ld_moved) {
7031                         attach_tasks(&env);
7032                         ld_moved += cur_ld_moved;
7033                 }
7034
7035                 local_irq_restore(flags);
7036
7037                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7038                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7039                         goto more_balance;
7040                 }
7041
7042                 /*
7043                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7044                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7045                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7046                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7047                  * sched_group.
7048                  *
7049                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7050                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7051                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7052                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7053                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7054                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7055                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7056                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7057                  * This however should not happen so much in practice and
7058                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7059                  * excess load moved.
7060                  */
7061                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7062
7063                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7064                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7065
7066                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7067                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7068                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7069                         env.loop         = 0;
7070                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7071
7072                         /*
7073                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7074                          * need to continue with same src_cpu.
7075                          */
7076                         goto more_balance;
7077                 }
7078
7079                 /*
7080                  * We failed to reach balance because of affinity.
7081                  */
7082                 if (sd_parent) {
7083                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7084
7085                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7086                                 *group_imbalance = 1;
7087                 }
7088
7089                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7090                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7091                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7092                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7093                                 env.loop = 0;
7094                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7095                                 goto redo;
7096                         }
7097                         goto out_all_pinned;
7098                 }
7099         }
7100
7101         if (!ld_moved) {
7102                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7103                 /*
7104                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7105                  * We do not want newidle balance, which can be very
7106                  * frequent, pollute the failure counter causing
7107                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7108                  */
7109                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7110                         sd->nr_balance_failed++;
7111
7112                 if (need_active_balance(&env)) {
7113                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7114
7115                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7116                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7117                          * moved to this_cpu
7118                          */
7119                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7120                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7121                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7122                                                             flags);
7123                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7124                                 goto out_one_pinned;
7125                         }
7126
7127                         /*
7128                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7129                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7130                          * only after active load balance is finished.
7131                          */
7132                         if (!busiest->active_balance) {
7133                                 busiest->active_balance = 1;
7134                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7135                                 active_balance = 1;
7136                         }
7137                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7138
7139                         if (active_balance) {
7140                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7141                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7142                                         &busiest->active_balance_work);
7143                         }
7144
7145                         /*
7146                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7147                          * counter.
7148                          */
7149                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7150                 }
7151         } else
7152                 sd->nr_balance_failed = 0;
7153
7154         if (likely(!active_balance)) {
7155                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7156                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7157         } else {
7158                 /*
7159                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7160                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7161                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7162                  * detach_tasks).
7163                  */
7164                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7165                         sd->balance_interval *= 2;
7166         }
7167
7168         goto out;
7169
7170 out_balanced:
7171         /*
7172          * We reach balance although we may have faced some affinity
7173          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7174          */
7175         if (sd_parent) {
7176                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7177
7178                 if (*group_imbalance)
7179                         *group_imbalance = 0;
7180         }
7181
7182 out_all_pinned:
7183         /*
7184          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7185          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7186          * can try to migrate them.
7187          */
7188         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7189
7190         sd->nr_balance_failed = 0;
7191
7192 out_one_pinned:
7193         /* tune up the balancing interval */
7194         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7195                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7196                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7197                 sd->balance_interval *= 2;
7198
7199         ld_moved = 0;
7200 out:
7201         return ld_moved;
7202 }
7203
7204 static inline unsigned long
7205 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7206 {
7207         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7208
7209         if (cpu_busy)
7210                 interval *= sd->busy_factor;
7211
7212         /* scale ms to jiffies */
7213         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7214         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7215
7216         return interval;
7217 }
7218
7219 static inline void
7220 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7221 {
7222         unsigned long interval, next;
7223
7224         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7225         next = sd->last_balance + interval;
7226
7227         if (time_after(*next_balance, next))
7228                 *next_balance = next;
7229 }
7230
7231 /*
7232  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7233  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7234  */
7235 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7236 {
7237         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7238         int this_cpu = this_rq->cpu;
7239         struct sched_domain *sd;
7240         int pulled_task = 0;
7241         u64 curr_cost = 0;
7242
7243         idle_enter_fair(this_rq);
7244
7245         /*
7246          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7247          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7248          */
7249         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7250
7251         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7252             !this_rq->rd->overload) {
7253                 rcu_read_lock();
7254                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7255                 if (sd)
7256                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7257                 rcu_read_unlock();
7258
7259                 goto out;
7260         }
7261
7262         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7263
7264         update_blocked_averages(this_cpu);
7265         rcu_read_lock();
7266         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7267                 int continue_balancing = 1;
7268                 u64 t0, domain_cost;
7269
7270                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7271                         continue;
7272
7273                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7274                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7275                         break;
7276                 }
7277
7278                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7279                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7280
7281                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7282                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7283                                                    &continue_balancing);
7284
7285                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7286                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7287                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7288
7289                         curr_cost += domain_cost;
7290                 }
7291
7292                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7293
7294                 /*
7295                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7296                  * now runnable tasks on this rq.
7297                  */
7298                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7299                         break;
7300         }
7301         rcu_read_unlock();
7302
7303         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7304
7305         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7306                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7307
7308         /*
7309          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7310          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7311          * pretend we pulled a task.
7312          */
7313         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7314                 pulled_task = 1;
7315
7316 out:
7317         /* Move the next balance forward */
7318         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7319                 this_rq->next_balance = next_balance;
7320
7321         /* Is there a task of a high priority class? */
7322         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7323                 pulled_task = -1;
7324
7325         if (pulled_task) {
7326                 idle_exit_fair(this_rq);
7327                 this_rq->idle_stamp = 0;
7328         }
7329
7330         return pulled_task;
7331 }
7332
7333 /*
7334  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7335  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7336  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7337  * avoids physical / logical imbalances.
7338  */
7339 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7340 {
7341         struct rq *busiest_rq = data;
7342         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7343         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7344         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7345         struct sched_domain *sd;
7346         struct task_struct *p = NULL;
7347
7348         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7349
7350         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7351         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7352                      !busiest_rq->active_balance))
7353                 goto out_unlock;
7354
7355         /* Is there any task to move? */
7356         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7357                 goto out_unlock;
7358
7359         /*
7360          * This condition is "impossible", if it occurs
7361          * we need to fix it. Originally reported by
7362          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7363          */
7364         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7365
7366         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7367         rcu_read_lock();
7368         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7369                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7370                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7371                                 break;
7372         }
7373
7374         if (likely(sd)) {
7375                 struct lb_env env = {
7376                         .sd             = sd,
7377                         .dst_cpu        = target_cpu,
7378                         .dst_rq         = target_rq,
7379                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7380                         .src_rq         = busiest_rq,
7381                         .idle           = CPU_IDLE,
7382                 };
7383
7384                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7385
7386                 p = detach_one_task(&env);
7387                 if (p)
7388                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7389                 else
7390                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7391         }
7392         rcu_read_unlock();
7393 out_unlock:
7394         busiest_rq->active_balance = 0;
7395         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7396
7397         if (p)
7398                 attach_one_task(target_rq, p);
7399
7400         local_irq_enable();
7401
7402         return 0;
7403 }
7404
7405 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7406 {
7407         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7408 }
7409
7410 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7411 /*
7412  * idle load balancing details
7413  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7414  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7415  *   load balancing for all the idle CPUs.
7416  */
7417 static struct {
7418         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7419         atomic_t nr_cpus;
7420         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7421 } nohz ____cacheline_aligned;
7422
7423 static inline int find_new_ilb(void)
7424 {
7425         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7426
7427         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7428                 return ilb;
7429
7430         return nr_cpu_ids;
7431 }
7432
7433 /*
7434  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7435  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7436  * CPU (if there is one).
7437  */
7438 static void nohz_balancer_kick(void)
7439 {
7440         int ilb_cpu;
7441
7442         nohz.next_balance++;
7443
7444         ilb_cpu = find_new_ilb();
7445
7446         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7447                 return;
7448
7449         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7450                 return;
7451         /*
7452          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7453          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7454          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7455          * will be run before returning from the IPI.
7456          */
7457         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7458         return;
7459 }
7460
7461 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7462 {
7463         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7464                 /*
7465                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7466                  */
7467                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7468                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7469                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7470                 }
7471                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7472         }
7473 }
7474
7475 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7476 {
7477         struct sched_domain *sd;
7478         int cpu = smp_processor_id();
7479
7480         rcu_read_lock();
7481         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7482
7483         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7484                 goto unlock;
7485         sd->nohz_idle = 0;
7486
7487         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7488 unlock:
7489         rcu_read_unlock();
7490 }
7491
7492 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7493 {
7494         struct sched_domain *sd;
7495         int cpu = smp_processor_id();
7496
7497         rcu_read_lock();
7498         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7499
7500         if (!sd || sd->nohz_idle)
7501                 goto unlock;
7502         sd->nohz_idle = 1;
7503
7504         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7505 unlock:
7506         rcu_read_unlock();
7507 }
7508
7509 /*
7510  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7511  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7512  */
7513 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7514 {
7515         /*
7516          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7517          */
7518         if (!cpu_active(cpu))
7519                 return;
7520
7521         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7522                 return;
7523
7524         /*
7525          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7526          */
7527         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7528                 return;
7529
7530         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7531         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7532         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7533 }
7534
7535 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7536                                         unsigned long action, void *hcpu)
7537 {
7538         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7539         case CPU_DYING:
7540                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7541                 return NOTIFY_OK;
7542         default:
7543                 return NOTIFY_DONE;
7544         }
7545 }
7546 #endif
7547
7548 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7549
7550 /*
7551  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7552  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7553  */
7554 void update_max_interval(void)
7555 {
7556         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7557 }
7558
7559 /*
7560  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7561  * and initiates a balancing operation if so.
7562  *
7563  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7564  */
7565 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7566 {
7567         int continue_balancing = 1;
7568         int cpu = rq->cpu;
7569         unsigned long interval;
7570         struct sched_domain *sd;
7571         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7572         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7573         int update_next_balance = 0;
7574         int need_serialize, need_decay = 0;
7575         u64 max_cost = 0;
7576
7577         update_blocked_averages(cpu);
7578
7579         rcu_read_lock();
7580         for_each_domain(cpu, sd) {
7581                 /*
7582                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7583                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7584                  */
7585                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7586                         sd->max_newidle_lb_cost =
7587                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7588                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7589                         need_decay = 1;
7590                 }
7591                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7592
7593                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7594                         continue;
7595
7596                 /*
7597                  * Stop the load balance at this level. There is another
7598                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7599                  * actively.
7600                  */
7601                 if (!continue_balancing) {
7602                         if (need_decay)
7603                                 continue;
7604                         break;
7605                 }
7606
7607                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7608
7609                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7610                 if (need_serialize) {
7611                         if (!spin_trylock(&balancing))
7612                                 goto out;
7613                 }
7614
7615                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7616                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7617                                 /*
7618                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7619                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7620                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7621                                  */
7622                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7623                         }
7624                         sd->last_balance = jiffies;
7625                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7626                 }
7627                 if (need_serialize)
7628                         spin_unlock(&balancing);
7629 out:
7630                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7631                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7632                         update_next_balance = 1;
7633                 }
7634         }
7635         if (need_decay) {
7636                 /*
7637                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7638                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7639                  */
7640                 rq->max_idle_balance_cost =
7641                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7642         }
7643         rcu_read_unlock();
7644
7645         /*
7646          * next_balance will be updated only when there is a need.
7647          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7648          * updated.
7649          */
7650         if (likely(update_next_balance))
7651                 rq->next_balance = next_balance;
7652 }
7653
7654 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7655 /*
7656  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7657  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7658  */
7659 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7660 {
7661         int this_cpu = this_rq->cpu;
7662         struct rq *rq;
7663         int balance_cpu;
7664
7665         if (idle != CPU_IDLE ||
7666             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7667                 goto end;
7668
7669         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7670                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7671                         continue;
7672
7673                 /*
7674                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7675                  * work being done for other cpus. Next load
7676                  * balancing owner will pick it up.
7677                  */
7678                 if (need_resched())
7679                         break;
7680
7681                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7682
7683                 /*
7684                  * If time for next balance is due,
7685                  * do the balance.
7686                  */
7687                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7688                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7689                         update_rq_clock(rq);
7690                         update_idle_cpu_load(rq);
7691                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7692                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7693                 }
7694
7695                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7696                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7697         }
7698         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7699 end:
7700         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7701 }
7702
7703 /*
7704  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7705  * of an idle cpu in the system.
7706  *   - This rq has more than one task.
7707  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7708  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7709  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7710  *     multiple busy cpu.
7711  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7712  *     domain span are idle.
7713  */
7714 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7715 {
7716         unsigned long now = jiffies;
7717         struct sched_domain *sd;
7718         struct sched_group_capacity *sgc;
7719         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7720         bool kick = false;
7721
7722         if (unlikely(rq->idle_balance))
7723                 return false;
7724
7725        /*
7726         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7727         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7728         */
7729         set_cpu_sd_state_busy();
7730         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7731
7732         /*
7733          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7734          * balancing.
7735          */
7736         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7737                 return false;
7738
7739         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7740                 return false;
7741
7742         if (rq->nr_running >= 2)
7743                 return true;
7744
7745         rcu_read_lock();
7746         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7747         if (sd) {
7748                 sgc = sd->groups->sgc;
7749                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7750
7751                 if (nr_busy > 1) {
7752                         kick = true;
7753                         goto unlock;
7754                 }
7755
7756         }
7757
7758         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7759         if (sd) {
7760                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7761                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7762                         kick = true;
7763                         goto unlock;
7764                 }
7765         }
7766
7767         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7768         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7769                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
7770                 kick = true;
7771                 goto unlock;
7772         }
7773
7774 unlock:
7775         rcu_read_unlock();
7776         return kick;
7777 }
7778 #else
7779 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7780 #endif
7781
7782 /*
7783  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7784  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7785  */
7786 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7787 {
7788         struct rq *this_rq = this_rq();
7789         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7790                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7791
7792         /*
7793          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7794          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7795          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
7796          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
7797          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
7798          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
7799          */
7800         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7801         rebalance_domains(this_rq, idle);
7802 }
7803
7804 /*
7805  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7806  */
7807 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7808 {
7809         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7810         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7811                 return;
7812
7813         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7814                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7815 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7816         if (nohz_kick_needed(rq))
7817                 nohz_balancer_kick();
7818 #endif
7819 }
7820
7821 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7822 {
7823         update_sysctl();
7824
7825         update_runtime_enabled(rq);
7826 }
7827
7828 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7829 {
7830         update_sysctl();
7831
7832         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7833         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7834 }
7835
7836 #endif /* CONFIG_SMP */
7837
7838 /*
7839  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7840  */
7841 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7842 {
7843         struct cfs_rq *cfs_rq;
7844         struct sched_entity *se = &curr->se;
7845
7846         for_each_sched_entity(se) {
7847                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7848                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7849         }
7850
7851         if (numabalancing_enabled)
7852                 task_tick_numa(rq, curr);
7853 }
7854
7855 /*
7856  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7857  *  - child not yet on the tasklist
7858  *  - preemption disabled
7859  */
7860 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7861 {
7862         struct cfs_rq *cfs_rq;
7863         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7864         int this_cpu = smp_processor_id();
7865         struct rq *rq = this_rq();
7866         unsigned long flags;
7867
7868         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7869
7870         update_rq_clock(rq);
7871
7872         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7873         curr = cfs_rq->curr;
7874
7875         /*
7876          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7877          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7878          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7879          * of child point to valid ones.
7880          */
7881         rcu_read_lock();
7882         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7883         rcu_read_unlock();
7884
7885         update_curr(cfs_rq);
7886
7887         if (curr)
7888                 se->vruntime = curr->vruntime;
7889         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7890
7891         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7892                 /*
7893                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7894                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7895                  */
7896                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7897                 resched_curr(rq);
7898         }
7899
7900         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7901
7902         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7903 }
7904
7905 /*
7906  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7907  * the current task.
7908  */
7909 static void
7910 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7911 {
7912         if (!task_on_rq_queued(p))
7913                 return;
7914
7915         /*
7916          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7917          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7918          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7919          */
7920         if (rq->curr == p) {
7921                 if (p->prio > oldprio)
7922                         resched_curr(rq);
7923         } else
7924                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7925 }
7926
7927 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
7928 {
7929         struct sched_entity *se = &p->se;
7930
7931         /*
7932          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
7933          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
7934          * vruntime.
7935          */
7936         if (p->on_rq)
7937                 return true;
7938
7939         /*
7940          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7941          * But there are some cases where it has already been normalized:
7942          *
7943          * - A forked child which is waiting for being woken up by
7944          *   wake_up_new_task().
7945          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7946          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7947          */
7948         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
7949                 return true;
7950
7951         return false;
7952 }
7953
7954 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
7955 {
7956         struct sched_entity *se = &p->se;
7957         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7958
7959         if (!vruntime_normalized(p)) {
7960                 /*
7961                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7962                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7963                  */
7964                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7965                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7966         }
7967
7968         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
7969         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
7970 }
7971
7972 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
7973 {
7974         struct sched_entity *se = &p->se;
7975         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7976
7977 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7978         /*
7979          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7980          * class maintain depth value), reset depth properly.
7981          */
7982         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7983 #endif
7984
7985         /* Synchronize task with its cfs_rq */
7986         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
7987
7988         if (!vruntime_normalized(p))
7989                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7990 }
7991
7992 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7993 {
7994         detach_task_cfs_rq(p);
7995 }
7996
7997 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7998 {
7999         attach_task_cfs_rq(p);
8000
8001         if (task_on_rq_queued(p)) {
8002                 /*
8003                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8004                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8005                  * if we can still preempt the current task.
8006                  */
8007                 if (rq->curr == p)
8008                         resched_curr(rq);
8009                 else
8010                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8011         }
8012 }
8013
8014 /* Account for a task changing its policy or group.
8015  *
8016  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8017  * migrates between groups/classes.
8018  */
8019 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8020 {
8021         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8022
8023         for_each_sched_entity(se) {
8024                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8025
8026                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8027                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8028                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8029         }
8030 }
8031
8032 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8033 {
8034         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8035         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8036 #ifndef CONFIG_64BIT
8037         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8038 #endif
8039 #ifdef CONFIG_SMP
8040         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8041         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8042 #endif
8043 }
8044
8045 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8046 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
8047 {
8048         detach_task_cfs_rq(p);
8049         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8050
8051 #ifdef CONFIG_SMP
8052         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8053         p->se.avg.last_update_time = 0;
8054 #endif
8055         attach_task_cfs_rq(p);
8056 }
8057
8058 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8059 {
8060         int i;
8061
8062         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8063
8064         for_each_possible_cpu(i) {
8065                 if (tg->cfs_rq)
8066                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8067                 if (tg->se) {
8068                         if (tg->se[i])
8069                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8070                         kfree(tg->se[i]);
8071                 }
8072         }
8073
8074         kfree(tg->cfs_rq);
8075         kfree(tg->se);
8076 }
8077
8078 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8079 {
8080         struct cfs_rq *cfs_rq;
8081         struct sched_entity *se;
8082         int i;
8083
8084         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8085         if (!tg->cfs_rq)
8086                 goto err;
8087         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8088         if (!tg->se)
8089                 goto err;
8090
8091         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8092
8093         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8094
8095         for_each_possible_cpu(i) {
8096                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8097                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8098                 if (!cfs_rq)
8099                         goto err;
8100
8101                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8102                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8103                 if (!se)
8104                         goto err_free_rq;
8105
8106                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8107                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8108                 init_entity_runnable_average(se);
8109         }
8110
8111         return 1;
8112
8113 err_free_rq:
8114         kfree(cfs_rq);
8115 err:
8116         return 0;
8117 }
8118
8119 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8120 {
8121         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8122         unsigned long flags;
8123
8124         /*
8125         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8126         * check on_list without danger of it being re-added.
8127         */
8128         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8129                 return;
8130
8131         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8132         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8133         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8134 }
8135
8136 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8137                         struct sched_entity *se, int cpu,
8138                         struct sched_entity *parent)
8139 {
8140         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8141
8142         cfs_rq->tg = tg;
8143         cfs_rq->rq = rq;
8144         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8145
8146         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8147         tg->se[cpu] = se;
8148
8149         /* se could be NULL for root_task_group */
8150         if (!se)
8151                 return;
8152
8153         if (!parent) {
8154                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8155                 se->depth = 0;
8156         } else {
8157                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8158                 se->depth = parent->depth + 1;
8159         }
8160
8161         se->my_q = cfs_rq;
8162         /* guarantee group entities always have weight */
8163         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8164         se->parent = parent;
8165 }
8166
8167 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8168
8169 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8170 {
8171         int i;
8172         unsigned long flags;
8173
8174         /*
8175          * We can't change the weight of the root cgroup.
8176          */
8177         if (!tg->se[0])
8178                 return -EINVAL;
8179
8180         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8181
8182         mutex_lock(&shares_mutex);
8183         if (tg->shares == shares)
8184                 goto done;
8185
8186         tg->shares = shares;
8187         for_each_possible_cpu(i) {
8188                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8189                 struct sched_entity *se;
8190
8191                 se = tg->se[i];
8192                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8193                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8194
8195                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8196                 update_rq_clock(rq);
8197                 for_each_sched_entity(se)
8198                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8199                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8200         }
8201
8202 done:
8203         mutex_unlock(&shares_mutex);
8204         return 0;
8205 }
8206 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8207
8208 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8209
8210 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8211 {
8212         return 1;
8213 }
8214
8215 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8216
8217 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8218
8219
8220 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8221 {
8222         struct sched_entity *se = &task->se;
8223         unsigned int rr_interval = 0;
8224
8225         /*
8226          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8227          * idle runqueue:
8228          */
8229         if (rq->cfs.load.weight)
8230                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8231
8232         return rr_interval;
8233 }
8234
8235 /*
8236  * All the scheduling class methods:
8237  */
8238 const struct sched_class fair_sched_class = {
8239         .next                   = &idle_sched_class,
8240         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8241         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8242         .yield_task             = yield_task_fair,
8243         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8244
8245         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8246
8247         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8248         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8249
8250 #ifdef CONFIG_SMP
8251         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8252         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8253
8254         .rq_online              = rq_online_fair,
8255         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8256
8257         .task_waking            = task_waking_fair,
8258         .task_dead              = task_dead_fair,
8259         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8260 #endif
8261
8262         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8263         .task_tick              = task_tick_fair,
8264         .task_fork              = task_fork_fair,
8265
8266         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8267         .switched_from          = switched_from_fair,
8268         .switched_to            = switched_to_fair,
8269
8270         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8271
8272         .update_curr            = update_curr_fair,
8273
8274 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8275         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8276 #endif
8277 };
8278
8279 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8280 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8281 {
8282         struct cfs_rq *cfs_rq;
8283
8284         rcu_read_lock();
8285         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8286                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8287         rcu_read_unlock();
8288 }
8289
8290 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8291 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8292 {
8293         int node;
8294         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8295
8296         for_each_online_node(node) {
8297                 if (p->numa_faults) {
8298                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8299                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8300                 }
8301                 if (p->numa_group) {
8302                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8303                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8304                 }
8305                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8306         }
8307 }
8308 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8309 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8310
8311 __init void init_sched_fair_class(void)
8312 {
8313 #ifdef CONFIG_SMP
8314         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8315
8316 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8317         nohz.next_balance = jiffies;
8318         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8319         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8320 #endif
8321 #endif /* SMP */
8322
8323 }