c0c9510d871ff20123e0fdad3f7ec8a105c680cd
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 #else
691 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
692 {
693 }
694 #endif
695
696 /*
697  * Update the current task's runtime statistics.
698  */
699 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
700 {
701         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
702         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
703         u64 delta_exec;
704
705         if (unlikely(!curr))
706                 return;
707
708         delta_exec = now - curr->exec_start;
709         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
710                 return;
711
712         curr->exec_start = now;
713
714         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
715                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
716
717         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
718         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
719
720         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
721         update_min_vruntime(cfs_rq);
722
723         if (entity_is_task(curr)) {
724                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
725
726                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
727                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
728                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
729         }
730
731         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
732 }
733
734 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
735 {
736         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
737 }
738
739 static inline void
740 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
741 {
742         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
743 }
744
745 /*
746  * Task is being enqueued - update stats:
747  */
748 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
749 {
750         /*
751          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
752          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
753          */
754         if (se != cfs_rq->curr)
755                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
756 }
757
758 static void
759 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
760 {
761         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
762                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
763         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
764         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
766 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
767         if (entity_is_task(se)) {
768                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
769                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
770         }
771 #endif
772         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
773 }
774
775 static inline void
776 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
777 {
778         /*
779          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
780          * waiting task:
781          */
782         if (se != cfs_rq->curr)
783                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
784 }
785
786 /*
787  * We are picking a new current task - update its stats:
788  */
789 static inline void
790 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
791 {
792         /*
793          * We are starting a new run period:
794          */
795         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
796 }
797
798 /**************************************************
799  * Scheduling class queueing methods:
800  */
801
802 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
803 /*
804  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
805  * calculated based on the tasks virtual memory size and
806  * numa_balancing_scan_size.
807  */
808 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
809 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
810
811 /* Portion of address space to scan in MB */
812 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
813
814 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
815 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
816
817 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
818 {
819         unsigned long rss = 0;
820         unsigned long nr_scan_pages;
821
822         /*
823          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
824          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
825          * on resident pages
826          */
827         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
828         rss = get_mm_rss(p->mm);
829         if (!rss)
830                 rss = nr_scan_pages;
831
832         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
833         return rss / nr_scan_pages;
834 }
835
836 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
837 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
838
839 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
840 {
841         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
842         unsigned int scan, floor;
843         unsigned int windows = 1;
844
845         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
846                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
847         floor = 1000 / windows;
848
849         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
850         return max_t(unsigned int, floor, scan);
851 }
852
853 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
854 {
855         unsigned int smin = task_scan_min(p);
856         unsigned int smax;
857
858         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
859         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
860         return max(smin, smax);
861 }
862
863 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
864 {
865         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
866         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
867 }
868
869 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
870 {
871         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
872         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
873 }
874
875 struct numa_group {
876         atomic_t refcount;
877
878         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
879         int nr_tasks;
880         pid_t gid;
881
882         struct rcu_head rcu;
883         nodemask_t active_nodes;
884         unsigned long total_faults;
885         /*
886          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
887          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
888          * more by CPU use than by memory faults.
889          */
890         unsigned long *faults_cpu;
891         unsigned long faults[0];
892 };
893
894 /* Shared or private faults. */
895 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
896
897 /* Memory and CPU locality */
898 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
899
900 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
901 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
902
903 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
904 {
905         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
906 }
907
908 /*
909  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
910  * occupy the first half of the array. The second half of the
911  * array is for current counters, which are averaged into the
912  * first set by task_numa_placement.
913  */
914 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
915 {
916         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
917 }
918
919 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
920 {
921         if (!p->numa_faults)
922                 return 0;
923
924         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
925                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
926 }
927
928 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
929 {
930         if (!p->numa_group)
931                 return 0;
932
933         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
934                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
935 }
936
937 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
938 {
939         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
940                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
941 }
942
943 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
944 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
945                                         int maxdist, bool task)
946 {
947         unsigned long score = 0;
948         int node;
949
950         /*
951          * All nodes are directly connected, and the same distance
952          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
953          */
954         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
955                 return 0;
956
957         /*
958          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
959          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
960          */
961         for_each_online_node(node) {
962                 unsigned long faults;
963                 int dist = node_distance(nid, node);
964
965                 /*
966                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
967                  * for placement; nid was already counted.
968                  */
969                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
970                         continue;
971
972                 /*
973                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
974                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
975                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
976                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
977                  * of each group. Skip other nodes.
978                  */
979                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
980                                         dist > maxdist)
981                         continue;
982
983                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
984                 if (task)
985                         faults = task_faults(p, node);
986                 else
987                         faults = group_faults(p, node);
988
989                 /*
990                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
991                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
992                  * directly connected bounce traffic through intermediate
993                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
994                  * The further away a node is, the less the faults count.
995                  * This seems to result in good task placement.
996                  */
997                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
998                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
999                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1000                 }
1001
1002                 score += faults;
1003         }
1004
1005         return score;
1006 }
1007
1008 /*
1009  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1010  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1011  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1012  * evenly spread out between numa nodes.
1013  */
1014 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1015                                         int dist)
1016 {
1017         unsigned long faults, total_faults;
1018
1019         if (!p->numa_faults)
1020                 return 0;
1021
1022         total_faults = p->total_numa_faults;
1023
1024         if (!total_faults)
1025                 return 0;
1026
1027         faults = task_faults(p, nid);
1028         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1029
1030         return 1000 * faults / total_faults;
1031 }
1032
1033 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1034                                          int dist)
1035 {
1036         unsigned long faults, total_faults;
1037
1038         if (!p->numa_group)
1039                 return 0;
1040
1041         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1042
1043         if (!total_faults)
1044                 return 0;
1045
1046         faults = group_faults(p, nid);
1047         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1048
1049         return 1000 * faults / total_faults;
1050 }
1051
1052 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1053                                 int src_nid, int dst_cpu)
1054 {
1055         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1056         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1057         int last_cpupid, this_cpupid;
1058
1059         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1060
1061         /*
1062          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1063          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1064          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1065          *
1066          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1067          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1068          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1069          *
1070          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1071          * same result twice in a row, given these samples are fully
1072          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1073          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1074          *
1075          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1076          * act on an unlikely task<->page relation.
1077          */
1078         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1079         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1080                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1081                 return false;
1082
1083         /* Always allow migrate on private faults */
1084         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1085                 return true;
1086
1087         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1088         if (!ng)
1089                 return true;
1090
1091         /*
1092          * Do not migrate if the destination is not a node that
1093          * is actively used by this numa group.
1094          */
1095         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1096                 return false;
1097
1098         /*
1099          * Source is a node that is not actively used by this
1100          * numa group, while the destination is. Migrate.
1101          */
1102         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1103                 return true;
1104
1105         /*
1106          * Both source and destination are nodes in active
1107          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1108          * by migrating from more heavily used groups, to less
1109          * heavily used ones, spreading the load around.
1110          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1111          */
1112         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1113 }
1114
1115 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1116 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1117 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1118 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1119 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1120
1121 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1122 struct numa_stats {
1123         unsigned long nr_running;
1124         unsigned long load;
1125
1126         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1127         unsigned long compute_capacity;
1128
1129         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1130         unsigned long task_capacity;
1131         int has_free_capacity;
1132 };
1133
1134 /*
1135  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1136  */
1137 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1138 {
1139         int smt, cpu, cpus = 0;
1140         unsigned long capacity;
1141
1142         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1143         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1144                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1145
1146                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1147                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1148                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1149
1150                 cpus++;
1151         }
1152
1153         /*
1154          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1155          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1156          * not find this node attractive.
1157          *
1158          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1159          * imbalance and bail there.
1160          */
1161         if (!cpus)
1162                 return;
1163
1164         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1165         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1166         capacity = cpus / smt; /* cores */
1167
1168         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1169                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1170         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1171 }
1172
1173 struct task_numa_env {
1174         struct task_struct *p;
1175
1176         int src_cpu, src_nid;
1177         int dst_cpu, dst_nid;
1178
1179         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1180
1181         int imbalance_pct;
1182         int dist;
1183
1184         struct task_struct *best_task;
1185         long best_imp;
1186         int best_cpu;
1187 };
1188
1189 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1190                              struct task_struct *p, long imp)
1191 {
1192         if (env->best_task)
1193                 put_task_struct(env->best_task);
1194         if (p)
1195                 get_task_struct(p);
1196
1197         env->best_task = p;
1198         env->best_imp = imp;
1199         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1200 }
1201
1202 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1203                                 struct task_numa_env *env)
1204 {
1205         long imb, old_imb;
1206         long orig_src_load, orig_dst_load;
1207         long src_capacity, dst_capacity;
1208
1209         /*
1210          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1211          *
1212          * src_load        dst_load
1213          * ------------ vs ---------
1214          * src_capacity    dst_capacity
1215          */
1216         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1217         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1218
1219         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1220         if (dst_load < src_load)
1221                 swap(dst_load, src_load);
1222
1223         /* Is the difference below the threshold? */
1224         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1225               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1226         if (imb <= 0)
1227                 return false;
1228
1229         /*
1230          * The imbalance is above the allowed threshold.
1231          * Compare it with the old imbalance.
1232          */
1233         orig_src_load = env->src_stats.load;
1234         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1235
1236         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1237                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1238
1239         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1240                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1241
1242         /* Would this change make things worse? */
1243         return (imb > old_imb);
1244 }
1245
1246 /*
1247  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1248  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1249  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1250  * be exchanged with the source task
1251  */
1252 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1253                               long taskimp, long groupimp)
1254 {
1255         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1256         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1257         struct task_struct *cur;
1258         long src_load, dst_load;
1259         long load;
1260         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1261         long moveimp = imp;
1262         int dist = env->dist;
1263
1264         rcu_read_lock();
1265
1266         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1267         cur = dst_rq->curr;
1268         /*
1269          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1270          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1271          * is safe under RCU read lock.
1272          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1273          * put_task_struct() after the last schedule().
1274          */
1275         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1276                 cur = NULL;
1277         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1278
1279         /*
1280          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1281          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1282          */
1283         if (cur == env->p)
1284                 goto unlock;
1285
1286         /*
1287          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1288          * source and destination node. Calculate the total differential for
1289          * the source task and potential destination task. The more negative
1290          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1291          * be incurred if the tasks were swapped.
1292          */
1293         if (cur) {
1294                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1295                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1296                         goto unlock;
1297
1298                 /*
1299                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1300                  * in any group then look only at task weights.
1301                  */
1302                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1303                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1304                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1305                         /*
1306                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1307                          * tasks within a group over tiny differences.
1308                          */
1309                         if (cur->numa_group)
1310                                 imp -= imp/16;
1311                 } else {
1312                         /*
1313                          * Compare the group weights. If a task is all by
1314                          * itself (not part of a group), use the task weight
1315                          * instead.
1316                          */
1317                         if (cur->numa_group)
1318                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1319                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1320                         else
1321                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1322                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1323                 }
1324         }
1325
1326         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1327                 goto unlock;
1328
1329         if (!cur) {
1330                 /* Is there capacity at our destination? */
1331                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1332                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1333                         goto unlock;
1334
1335                 goto balance;
1336         }
1337
1338         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1339         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1340                         dst_rq->nr_running == 1)
1341                 goto assign;
1342
1343         /*
1344          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1345          */
1346 balance:
1347         load = task_h_load(env->p);
1348         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1349         src_load = env->src_stats.load - load;
1350
1351         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1352                 /*
1353                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1354                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1355                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1356                  * so an actually idle CPU will win.
1357                  */
1358                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1359                         imp = moveimp - 1;
1360                         cur = NULL;
1361                         goto assign;
1362                 }
1363         }
1364
1365         if (imp <= env->best_imp)
1366                 goto unlock;
1367
1368         if (cur) {
1369                 load = task_h_load(cur);
1370                 dst_load -= load;
1371                 src_load += load;
1372         }
1373
1374         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1375                 goto unlock;
1376
1377         /*
1378          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1379          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1380          */
1381         if (!cur)
1382                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1383
1384 assign:
1385         task_numa_assign(env, cur, imp);
1386 unlock:
1387         rcu_read_unlock();
1388 }
1389
1390 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1391                                 long taskimp, long groupimp)
1392 {
1393         int cpu;
1394
1395         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1396                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1397                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1398                         continue;
1399
1400                 env->dst_cpu = cpu;
1401                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1402         }
1403 }
1404
1405 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1406 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1407 {
1408         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1409         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1410
1411         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1412                 return false;
1413
1414         /*
1415          * Only consider a task move if the source has a higher load
1416          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1417          *
1418          *      src->load                dst->load
1419          * --------------------- vs ---------------------
1420          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1421          */
1422         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1423
1424             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1425                 return true;
1426
1427         return false;
1428 }
1429
1430 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1431 {
1432         struct task_numa_env env = {
1433                 .p = p,
1434
1435                 .src_cpu = task_cpu(p),
1436                 .src_nid = task_node(p),
1437
1438                 .imbalance_pct = 112,
1439
1440                 .best_task = NULL,
1441                 .best_imp = 0,
1442                 .best_cpu = -1
1443         };
1444         struct sched_domain *sd;
1445         unsigned long taskweight, groupweight;
1446         int nid, ret, dist;
1447         long taskimp, groupimp;
1448
1449         /*
1450          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1451          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1452          *
1453          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1454          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1455          * to satisfy here.
1456          */
1457         rcu_read_lock();
1458         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1459         if (sd)
1460                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1461         rcu_read_unlock();
1462
1463         /*
1464          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1465          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1466          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1467          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1468          */
1469         if (unlikely(!sd)) {
1470                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1471                 return -EINVAL;
1472         }
1473
1474         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1475         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1476         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1477         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1478         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1479         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1480         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1481         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1482
1483         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1484         if (numa_has_capacity(&env))
1485                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1486
1487         /*
1488          * Look at other nodes in these cases:
1489          * - there is no space available on the preferred_nid
1490          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1491          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1492          *   we need to check other locations.
1493          */
1494         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1495                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1496                 for_each_online_node(nid) {
1497                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1498                                 continue;
1499
1500                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1501                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1502                                                 dist != env.dist) {
1503                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1504                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1505                         }
1506
1507                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1508                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1509                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1510                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1511                                 continue;
1512
1513                         env.dist = dist;
1514                         env.dst_nid = nid;
1515                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1516                         if (numa_has_capacity(&env))
1517                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1518                 }
1519         }
1520
1521         /*
1522          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1523          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1524          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1525          * settle down.
1526          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1527          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1528          */
1529         if (p->numa_group) {
1530                 if (env.best_cpu == -1)
1531                         nid = env.src_nid;
1532                 else
1533                         nid = env.dst_nid;
1534
1535                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1536                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1537         }
1538
1539         /* No better CPU than the current one was found. */
1540         if (env.best_cpu == -1)
1541                 return -EAGAIN;
1542
1543         /*
1544          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1545          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1546          */
1547         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1548
1549         if (env.best_task == NULL) {
1550                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1551                 if (ret != 0)
1552                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1553                 return ret;
1554         }
1555
1556         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1557         if (ret != 0)
1558                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1559         put_task_struct(env.best_task);
1560         return ret;
1561 }
1562
1563 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1564 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1565 {
1566         unsigned long interval = HZ;
1567
1568         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1569         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1570                 return;
1571
1572         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1573         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1574         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1575
1576         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1577         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1578                 return;
1579
1580         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1581         task_numa_migrate(p);
1582 }
1583
1584 /*
1585  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1586  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1587  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1588  * located.
1589  *
1590  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1591  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1592  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1593  * only removed when they drop below 3/16.
1594  */
1595 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1596 {
1597         unsigned long faults, max_faults = 0;
1598         int nid;
1599
1600         for_each_online_node(nid) {
1601                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1602                 if (faults > max_faults)
1603                         max_faults = faults;
1604         }
1605
1606         for_each_online_node(nid) {
1607                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1608                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1609                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1610                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1611                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1612                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1613         }
1614 }
1615
1616 /*
1617  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1618  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1619  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1620  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1621  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1622  */
1623 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1624 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1625
1626 /*
1627  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1628  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1629  * the page accesses are shared with other processes.
1630  * Otherwise, decrease the scan period.
1631  */
1632 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1633                         unsigned long shared, unsigned long private)
1634 {
1635         unsigned int period_slot;
1636         int ratio;
1637         int diff;
1638
1639         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1640         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1641
1642         /*
1643          * If there were no record hinting faults then either the task is
1644          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1645          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1646          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1647          * node is overloaded. In either case, scan slower
1648          */
1649         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1650                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1651                         p->numa_scan_period << 1);
1652
1653                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1654                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1655
1656                 return;
1657         }
1658
1659         /*
1660          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1661          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1662          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1663          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1664          */
1665         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1666         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1667         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1668                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1669                 if (!slot)
1670                         slot = 1;
1671                 diff = slot * period_slot;
1672         } else {
1673                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1674
1675                 /*
1676                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1677                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1678                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1679                  * speaking the intent is that there is little point
1680                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1681                  * simply bounce migrations uselessly
1682                  */
1683                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1684                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1685         }
1686
1687         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1688                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1689         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1690 }
1691
1692 /*
1693  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1694  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1695  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1696  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1697  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1698  */
1699 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1700 {
1701         u64 runtime, delta, now;
1702         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1703         now = p->se.exec_start;
1704         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1705
1706         if (p->last_task_numa_placement) {
1707                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1708                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1709         } else {
1710                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1711                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1712         }
1713
1714         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1715         p->last_task_numa_placement = now;
1716
1717         return delta;
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1722  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1723  * otherwise workloads might not converge.
1724  */
1725 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1726 {
1727         nodemask_t nodes;
1728         int dist;
1729
1730         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1731         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1732                 return nid;
1733
1734         /*
1735          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1736          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1737          * both the node itself, and on nearby nodes.
1738          */
1739         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1740                 unsigned long score, max_score = 0;
1741                 int node, max_node = nid;
1742
1743                 dist = sched_max_numa_distance;
1744
1745                 for_each_online_node(node) {
1746                         score = group_weight(p, node, dist);
1747                         if (score > max_score) {
1748                                 max_score = score;
1749                                 max_node = node;
1750                         }
1751                 }
1752                 return max_node;
1753         }
1754
1755         /*
1756          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1757          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1758          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1759          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1760          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1761          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1762          * keep the complexity of the search down.
1763          */
1764         nodes = node_online_map;
1765         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1766                 unsigned long max_faults = 0;
1767                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1768                 int a, b;
1769
1770                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1771                 if (!find_numa_distance(dist))
1772                         continue;
1773
1774                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1775                         unsigned long faults = 0;
1776                         nodemask_t this_group;
1777                         nodes_clear(this_group);
1778
1779                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1780                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1781                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1782                                         faults += group_faults(p, b);
1783                                         node_set(b, this_group);
1784                                         node_clear(b, nodes);
1785                                 }
1786                         }
1787
1788                         /* Remember the top group. */
1789                         if (faults > max_faults) {
1790                                 max_faults = faults;
1791                                 max_group = this_group;
1792                                 /*
1793                                  * subtle: at the smallest distance there is
1794                                  * just one node left in each "group", the
1795                                  * winner is the preferred nid.
1796                                  */
1797                                 nid = a;
1798                         }
1799                 }
1800                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1801                 if (!max_faults)
1802                         break;
1803                 nodes = max_group;
1804         }
1805         return nid;
1806 }
1807
1808 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1809 {
1810         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1811         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1812         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1813         unsigned long total_faults;
1814         u64 runtime, period;
1815         spinlock_t *group_lock = NULL;
1816
1817         /*
1818          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1819          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1820          * that the field is read in a single access:
1821          */
1822         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1823         if (p->numa_scan_seq == seq)
1824                 return;
1825         p->numa_scan_seq = seq;
1826         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1827
1828         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1829                        p->numa_faults_locality[1];
1830         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1831
1832         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1833         if (p->numa_group) {
1834                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1835                 spin_lock_irq(group_lock);
1836         }
1837
1838         /* Find the node with the highest number of faults */
1839         for_each_online_node(nid) {
1840                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1841                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1842                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1843                 int priv;
1844
1845                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1846                         long diff, f_diff, f_weight;
1847
1848                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1849                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1850                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1851                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1852
1853                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1854                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1855                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1856                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1857
1858                         /*
1859                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1860                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1861                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1862                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1863                          * faults are less important.
1864                          */
1865                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1866                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1867                                    (total_faults + 1);
1868                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1869                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1870
1871                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1872                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1873                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1874                         p->total_numa_faults += diff;
1875                         if (p->numa_group) {
1876                                 /*
1877                                  * safe because we can only change our own group
1878                                  *
1879                                  * mem_idx represents the offset for a given
1880                                  * nid and priv in a specific region because it
1881                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1882                                  */
1883                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1884                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1885                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1886                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1887                         }
1888                 }
1889
1890                 if (faults > max_faults) {
1891                         max_faults = faults;
1892                         max_nid = nid;
1893                 }
1894
1895                 if (group_faults > max_group_faults) {
1896                         max_group_faults = group_faults;
1897                         max_group_nid = nid;
1898                 }
1899         }
1900
1901         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1902
1903         if (p->numa_group) {
1904                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1905                 spin_unlock_irq(group_lock);
1906                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1907         }
1908
1909         if (max_faults) {
1910                 /* Set the new preferred node */
1911                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1912                         sched_setnuma(p, max_nid);
1913
1914                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1915                         numa_migrate_preferred(p);
1916         }
1917 }
1918
1919 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1920 {
1921         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1922 }
1923
1924 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1925 {
1926         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1927                 kfree_rcu(grp, rcu);
1928 }
1929
1930 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1931                         int *priv)
1932 {
1933         struct numa_group *grp, *my_grp;
1934         struct task_struct *tsk;
1935         bool join = false;
1936         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1937         int i;
1938
1939         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1940                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1941                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1942
1943                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1944                 if (!grp)
1945                         return;
1946
1947                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1948                 spin_lock_init(&grp->lock);
1949                 grp->gid = p->pid;
1950                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1951                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1952                                                 nr_node_ids;
1953
1954                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1955
1956                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1957                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1958
1959                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1960
1961                 grp->nr_tasks++;
1962                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1963         }
1964
1965         rcu_read_lock();
1966         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1967
1968         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1969                 goto no_join;
1970
1971         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1972         if (!grp)
1973                 goto no_join;
1974
1975         my_grp = p->numa_group;
1976         if (grp == my_grp)
1977                 goto no_join;
1978
1979         /*
1980          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1981          * the other task will join us.
1982          */
1983         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1984                 goto no_join;
1985
1986         /*
1987          * Tie-break on the grp address.
1988          */
1989         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1990                 goto no_join;
1991
1992         /* Always join threads in the same process. */
1993         if (tsk->mm == current->mm)
1994                 join = true;
1995
1996         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1997         if (flags & TNF_SHARED)
1998                 join = true;
1999
2000         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2001         *priv = !join;
2002
2003         if (join && !get_numa_group(grp))
2004                 goto no_join;
2005
2006         rcu_read_unlock();
2007
2008         if (!join)
2009                 return;
2010
2011         BUG_ON(irqs_disabled());
2012         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2013
2014         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2015                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2016                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2017         }
2018         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2019         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2020
2021         my_grp->nr_tasks--;
2022         grp->nr_tasks++;
2023
2024         spin_unlock(&my_grp->lock);
2025         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2026
2027         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2028
2029         put_numa_group(my_grp);
2030         return;
2031
2032 no_join:
2033         rcu_read_unlock();
2034         return;
2035 }
2036
2037 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2038 {
2039         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2040         void *numa_faults = p->numa_faults;
2041         unsigned long flags;
2042         int i;
2043
2044         if (grp) {
2045                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2046                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2047                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2048                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2049
2050                 grp->nr_tasks--;
2051                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2052                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2053                 put_numa_group(grp);
2054         }
2055
2056         p->numa_faults = NULL;
2057         kfree(numa_faults);
2058 }
2059
2060 /*
2061  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2062  */
2063 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2064 {
2065         struct task_struct *p = current;
2066         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2067         int cpu_node = task_node(current);
2068         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2069         int priv;
2070
2071         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2072                 return;
2073
2074         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2075         if (!p->mm)
2076                 return;
2077
2078         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2079         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2080                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2081                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2082
2083                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2084                 if (!p->numa_faults)
2085                         return;
2086
2087                 p->total_numa_faults = 0;
2088                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2089         }
2090
2091         /*
2092          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2093          * to be private if the accessing pid has not changed
2094          */
2095         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2096                 priv = 1;
2097         } else {
2098                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2099                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2100                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2101         }
2102
2103         /*
2104          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2105          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2106          * actively using should be counted as local. This allows the
2107          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2108          */
2109         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2110                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2111                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2112                 local = 1;
2113
2114         task_numa_placement(p);
2115
2116         /*
2117          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2118          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2119          */
2120         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2121                 numa_migrate_preferred(p);
2122
2123         if (migrated)
2124                 p->numa_pages_migrated += pages;
2125         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2126                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2127
2128         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2129         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2130         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2131 }
2132
2133 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2134 {
2135         /*
2136          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2137          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2138          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2139          * much of an issue though, since this is just used for
2140          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2141          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2142          */
2143         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2144         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2145 }
2146
2147 /*
2148  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2149  * Triggered from task_tick_numa().
2150  */
2151 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2152 {
2153         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2154         struct task_struct *p = current;
2155         struct mm_struct *mm = p->mm;
2156         struct vm_area_struct *vma;
2157         unsigned long start, end;
2158         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2159         long pages, virtpages;
2160
2161         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2162
2163         work->next = work; /* protect against double add */
2164         /*
2165          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2166          *
2167          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2168          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2169          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2170          * work.
2171          */
2172         if (p->flags & PF_EXITING)
2173                 return;
2174
2175         if (!mm->numa_next_scan) {
2176                 mm->numa_next_scan = now +
2177                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2178         }
2179
2180         /*
2181          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2182          */
2183         migrate = mm->numa_next_scan;
2184         if (time_before(now, migrate))
2185                 return;
2186
2187         if (p->numa_scan_period == 0) {
2188                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2189                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2190         }
2191
2192         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2193         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2194                 return;
2195
2196         /*
2197          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2198          * the next time around.
2199          */
2200         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2201
2202         start = mm->numa_scan_offset;
2203         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2204         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2205         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2206         if (!pages)
2207                 return;
2208
2209
2210         down_read(&mm->mmap_sem);
2211         vma = find_vma(mm, start);
2212         if (!vma) {
2213                 reset_ptenuma_scan(p);
2214                 start = 0;
2215                 vma = mm->mmap;
2216         }
2217         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2218                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2219                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2220                         continue;
2221                 }
2222
2223                 /*
2224                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2225                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2226                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2227                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2228                  */
2229                 if (!vma->vm_mm ||
2230                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2231                         continue;
2232
2233                 /*
2234                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2235                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2236                  */
2237                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2238                         continue;
2239
2240                 do {
2241                         start = max(start, vma->vm_start);
2242                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2243                         end = min(end, vma->vm_end);
2244                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2245
2246                         /*
2247                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2248                          * hpages that have at least one present PTE that
2249                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2250                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2251                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2252                          * areas faster.
2253                          */
2254                         if (nr_pte_updates)
2255                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2256                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2257
2258                         start = end;
2259                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2260                                 goto out;
2261
2262                         cond_resched();
2263                 } while (end != vma->vm_end);
2264         }
2265
2266 out:
2267         /*
2268          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2269          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2270          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2271          * scanner to the start so check it now.
2272          */
2273         if (vma)
2274                 mm->numa_scan_offset = start;
2275         else
2276                 reset_ptenuma_scan(p);
2277         up_read(&mm->mmap_sem);
2278 }
2279
2280 /*
2281  * Drive the periodic memory faults..
2282  */
2283 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2284 {
2285         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2286         u64 period, now;
2287
2288         /*
2289          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2290          */
2291         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2292                 return;
2293
2294         /*
2295          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2296          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2297          * task needs to have done some actual work before we bother with
2298          * NUMA placement.
2299          */
2300         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2301         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2302
2303         if (now > curr->node_stamp + period) {
2304                 if (!curr->node_stamp)
2305                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2306                 curr->node_stamp += period;
2307
2308                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2309                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2310                         task_work_add(curr, work, true);
2311                 }
2312         }
2313 }
2314 #else
2315 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2316 {
2317 }
2318
2319 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2320 {
2321 }
2322
2323 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2324 {
2325 }
2326 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2327
2328 static void
2329 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2330 {
2331         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2332         if (!parent_entity(se))
2333                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2334 #ifdef CONFIG_SMP
2335         if (entity_is_task(se)) {
2336                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2337
2338                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2339                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2340         }
2341 #endif
2342         cfs_rq->nr_running++;
2343 }
2344
2345 static void
2346 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2347 {
2348         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2349         if (!parent_entity(se))
2350                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2351         if (entity_is_task(se)) {
2352                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2353                 list_del_init(&se->group_node);
2354         }
2355         cfs_rq->nr_running--;
2356 }
2357
2358 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2359 # ifdef CONFIG_SMP
2360 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2361 {
2362         long tg_weight;
2363
2364         /*
2365          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2366          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2367          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2368          */
2369         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2370         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2371         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2372
2373         return tg_weight;
2374 }
2375
2376 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2377 {
2378         long tg_weight, load, shares;
2379
2380         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2381         load = cfs_rq->load.weight;
2382
2383         shares = (tg->shares * load);
2384         if (tg_weight)
2385                 shares /= tg_weight;
2386
2387         if (shares < MIN_SHARES)
2388                 shares = MIN_SHARES;
2389         if (shares > tg->shares)
2390                 shares = tg->shares;
2391
2392         return shares;
2393 }
2394 # else /* CONFIG_SMP */
2395 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2396 {
2397         return tg->shares;
2398 }
2399 # endif /* CONFIG_SMP */
2400 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2401                             unsigned long weight)
2402 {
2403         if (se->on_rq) {
2404                 /* commit outstanding execution time */
2405                 if (cfs_rq->curr == se)
2406                         update_curr(cfs_rq);
2407                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2408         }
2409
2410         update_load_set(&se->load, weight);
2411
2412         if (se->on_rq)
2413                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2414 }
2415
2416 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2417
2418 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2419 {
2420         struct task_group *tg;
2421         struct sched_entity *se;
2422         long shares;
2423
2424         tg = cfs_rq->tg;
2425         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2426         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2427                 return;
2428 #ifndef CONFIG_SMP
2429         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2430                 return;
2431 #endif
2432         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2433
2434         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2435 }
2436 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2437 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2438 {
2439 }
2440 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2441
2442 #ifdef CONFIG_SMP
2443 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2444 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2445         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2446         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2447         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2448         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2449         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2450         0x85aac367, 0x82cd8698,
2451 };
2452
2453 /*
2454  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2455  * over-estimates when re-combining.
2456  */
2457 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2458             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2459          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2460         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2461 };
2462
2463 /*
2464  * Approximate:
2465  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2466  */
2467 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2468 {
2469         unsigned int local_n;
2470
2471         if (!n)
2472                 return val;
2473         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2474                 return 0;
2475
2476         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2477         local_n = n;
2478
2479         /*
2480          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2481          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2482          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2483          *
2484          * To achieve constant time decay_load.
2485          */
2486         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2487                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2488                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2489         }
2490
2491         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2492         return val;
2493 }
2494
2495 /*
2496  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2497  * average will be: \Sum 1024*y^n
2498  *
2499  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2500  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2501  */
2502 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2503 {
2504         u32 contrib = 0;
2505
2506         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2507                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2508         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2509                 return LOAD_AVG_MAX;
2510
2511         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2512         do {
2513                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2514                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2515
2516                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2517         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2518
2519         contrib = decay_load(contrib, n);
2520         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2521 }
2522
2523 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2524 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2525 #endif
2526
2527 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2528
2529 /*
2530  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2531  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2532  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2533  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2534  *
2535  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2536  *      p0            p1           p2
2537  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2538  *
2539  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2540  *
2541  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2542  * following representation of historical load:
2543  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2544  *
2545  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2546  *   y^32 = 0.5
2547  *
2548  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2549  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2550  * (u_0).
2551  *
2552  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2553  * sum again by y is sufficient to update:
2554  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2555  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2556  */
2557 static __always_inline int
2558 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2559                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2560 {
2561         u64 delta, scaled_delta, periods;
2562         u32 contrib;
2563         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2564         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2565
2566         delta = now - sa->last_update_time;
2567         /*
2568          * This should only happen when time goes backwards, which it
2569          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2570          */
2571         if ((s64)delta < 0) {
2572                 sa->last_update_time = now;
2573                 return 0;
2574         }
2575
2576         /*
2577          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2578          * approximation of 1us and fast to compute.
2579          */
2580         delta >>= 10;
2581         if (!delta)
2582                 return 0;
2583         sa->last_update_time = now;
2584
2585         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2586         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2587
2588         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2589         delta_w = sa->period_contrib;
2590         if (delta + delta_w >= 1024) {
2591                 decayed = 1;
2592
2593                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2594                 sa->period_contrib = 0;
2595
2596                 /*
2597                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2598                  * out how much from delta we need to complete the current
2599                  * period and accrue it.
2600                  */
2601                 delta_w = 1024 - delta_w;
2602                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2603                 if (weight) {
2604                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2605                         if (cfs_rq) {
2606                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2607                                                 weight * scaled_delta_w;
2608                         }
2609                 }
2610                 if (running)
2611                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2612
2613                 delta -= delta_w;
2614
2615                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2616                 periods = delta / 1024;
2617                 delta %= 1024;
2618
2619                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2620                 if (cfs_rq) {
2621                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2622                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2623                 }
2624                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2625
2626                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2627                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2628                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2629                 if (weight) {
2630                         sa->load_sum += weight * contrib;
2631                         if (cfs_rq)
2632                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2633                 }
2634                 if (running)
2635                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2636         }
2637
2638         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2639         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2640         if (weight) {
2641                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2642                 if (cfs_rq)
2643                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2644         }
2645         if (running)
2646                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2647
2648         sa->period_contrib += delta;
2649
2650         if (decayed) {
2651                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2652                 if (cfs_rq) {
2653                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2654                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2655                 }
2656                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2657         }
2658
2659         return decayed;
2660 }
2661
2662 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2663 /*
2664  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2665  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2666  */
2667 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2668 {
2669         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2670
2671         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2672                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2673                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2674         }
2675 }
2676
2677 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2678 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2679 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2680
2681 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2682
2683 /*
2684  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2685  *
2686  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2687  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2688  * values.
2689  */
2690 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2691         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2692         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2693         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2694         res = var - val;                                        \
2695         if (res > var)                                          \
2696                 res = 0;                                        \
2697         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2698 } while (0)
2699
2700 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2701 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2702 {
2703         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2704         int decayed, removed = 0;
2705
2706         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2707                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2708                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2709                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2710                 removed = 1;
2711         }
2712
2713         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2714                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2715                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2716                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2717         }
2718
2719         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2720                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2721
2722 #ifndef CONFIG_64BIT
2723         smp_wmb();
2724         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2725 #endif
2726
2727         return decayed || removed;
2728 }
2729
2730 /* Update task and its cfs_rq load average */
2731 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2732 {
2733         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2734         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2735         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2736
2737         /*
2738          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2739          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2740          */
2741         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2742                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2743                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2744
2745         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2746                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2747 }
2748
2749 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2750 {
2751         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2752                 goto skip_aging;
2753
2754         /*
2755          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2756          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2757          */
2758         if (se->avg.last_update_time) {
2759                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2760                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2761
2762                 /*
2763                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2764                  * absent from the fair class for too long.
2765                  */
2766         }
2767
2768 skip_aging:
2769         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2770         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2771         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2772         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2773         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2774 }
2775
2776 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2777 {
2778         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2779                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2780                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2781
2782         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2783         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2784         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2785         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2786 }
2787
2788 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2789 static inline void
2790 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2791 {
2792         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2793         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2794         int migrated, decayed;
2795
2796         migrated = !sa->last_update_time;
2797         if (!migrated) {
2798                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2799                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2800                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2801         }
2802
2803         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2804
2805         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2806         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2807
2808         if (migrated)
2809                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2810
2811         if (decayed || migrated)
2812                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2813 }
2814
2815 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2816 static inline void
2817 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2818 {
2819         update_load_avg(se, 1);
2820
2821         cfs_rq->runnable_load_avg =
2822                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2823         cfs_rq->runnable_load_sum =
2824                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2825 }
2826
2827 #ifndef CONFIG_64BIT
2828 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2829 {
2830         u64 last_update_time_copy;
2831         u64 last_update_time;
2832
2833         do {
2834                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2835                 smp_rmb();
2836                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2837         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2838
2839         return last_update_time;
2840 }
2841 #else
2842 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2843 {
2844         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2845 }
2846 #endif
2847
2848 /*
2849  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2850  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2851  */
2852 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2853 {
2854         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2855         u64 last_update_time;
2856
2857         /*
2858          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2859          * from its (source) cfs_rq
2860          */
2861         if (se->avg.last_update_time == 0)
2862                 return;
2863
2864         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2865
2866         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2867         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2868         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2869 }
2870
2871 /*
2872  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2873  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2874  * be the only way to update the runnable statistic.
2875  */
2876 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2877 {
2878 }
2879
2880 /*
2881  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2882  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2883  * be the only way to update the runnable statistic.
2884  */
2885 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2886 {
2887 }
2888
2889 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2890 {
2891         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2892 }
2893
2894 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2895 {
2896         return cfs_rq->avg.load_avg;
2897 }
2898
2899 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2900
2901 #else /* CONFIG_SMP */
2902
2903 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2904 static inline void
2905 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2906 static inline void
2907 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2908 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2909
2910 static inline void
2911 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2912 static inline void
2913 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2914
2915 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2916 {
2917         return 0;
2918 }
2919
2920 #endif /* CONFIG_SMP */
2921
2922 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2923 {
2924 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2925         struct task_struct *tsk = NULL;
2926
2927         if (entity_is_task(se))
2928                 tsk = task_of(se);
2929
2930         if (se->statistics.sleep_start) {
2931                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2932
2933                 if ((s64)delta < 0)
2934                         delta = 0;
2935
2936                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2937                         se->statistics.sleep_max = delta;
2938
2939                 se->statistics.sleep_start = 0;
2940                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2941
2942                 if (tsk) {
2943                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2944                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2945                 }
2946         }
2947         if (se->statistics.block_start) {
2948                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2949
2950                 if ((s64)delta < 0)
2951                         delta = 0;
2952
2953                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2954                         se->statistics.block_max = delta;
2955
2956                 se->statistics.block_start = 0;
2957                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2958
2959                 if (tsk) {
2960                         if (tsk->in_iowait) {
2961                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2962                                 se->statistics.iowait_count++;
2963                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2964                         }
2965
2966                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2967                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
2968
2969                         /*
2970                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2971                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2972                          * amount of time that the task spent sleeping:
2973                          */
2974                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2975                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2976                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2977                                                 delta >> 20);
2978                         }
2979                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2980                 }
2981         }
2982 #endif
2983 }
2984
2985 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2986 {
2987 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2988         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2989
2990         if (d < 0)
2991                 d = -d;
2992
2993         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2994                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2995 #endif
2996 }
2997
2998 static void
2999 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3000 {
3001         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3002
3003         /*
3004          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3005          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3006          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3007          * stays open at the end.
3008          */
3009         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3010                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3011
3012         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3013         if (!initial) {
3014                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3015
3016                 /*
3017                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3018                  * for a gentler effect of sleepers:
3019                  */
3020                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3021                         thresh >>= 1;
3022
3023                 vruntime -= thresh;
3024         }
3025
3026         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3027         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3028 }
3029
3030 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3031
3032 static void
3033 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3034 {
3035         /*
3036          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3037          * through calling update_curr().
3038          */
3039         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3040                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3041
3042         /*
3043          * Update run-time statistics of the 'current'.
3044          */
3045         update_curr(cfs_rq);
3046         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3047         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3048         update_cfs_shares(cfs_rq);
3049
3050         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3051                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3052                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3053         }
3054
3055         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3056         check_spread(cfs_rq, se);
3057         if (se != cfs_rq->curr)
3058                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3059         se->on_rq = 1;
3060
3061         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3062                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3063                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3064         }
3065 }
3066
3067 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3068 {
3069         for_each_sched_entity(se) {
3070                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3071                 if (cfs_rq->last != se)
3072                         break;
3073
3074                 cfs_rq->last = NULL;
3075         }
3076 }
3077
3078 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3079 {
3080         for_each_sched_entity(se) {
3081                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3082                 if (cfs_rq->next != se)
3083                         break;
3084
3085                 cfs_rq->next = NULL;
3086         }
3087 }
3088
3089 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3090 {
3091         for_each_sched_entity(se) {
3092                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3093                 if (cfs_rq->skip != se)
3094                         break;
3095
3096                 cfs_rq->skip = NULL;
3097         }
3098 }
3099
3100 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3101 {
3102         if (cfs_rq->last == se)
3103                 __clear_buddies_last(se);
3104
3105         if (cfs_rq->next == se)
3106                 __clear_buddies_next(se);
3107
3108         if (cfs_rq->skip == se)
3109                 __clear_buddies_skip(se);
3110 }
3111
3112 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3113
3114 static void
3115 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3116 {
3117         /*
3118          * Update run-time statistics of the 'current'.
3119          */
3120         update_curr(cfs_rq);
3121         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3122
3123         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3124         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3125 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3126                 if (entity_is_task(se)) {
3127                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3128
3129                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3130                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3131                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3132                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3133                 }
3134 #endif
3135         }
3136
3137         clear_buddies(cfs_rq, se);
3138
3139         if (se != cfs_rq->curr)
3140                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3141         se->on_rq = 0;
3142         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3143
3144         /*
3145          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3146          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3147          * movement in our normalized position.
3148          */
3149         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3150                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3151
3152         /* return excess runtime on last dequeue */
3153         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3154
3155         update_min_vruntime(cfs_rq);
3156         update_cfs_shares(cfs_rq);
3157 }
3158
3159 /*
3160  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3161  */
3162 static void
3163 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3164 {
3165         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3166         struct sched_entity *se;
3167         s64 delta;
3168
3169         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3170         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3171         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3172                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3173                 /*
3174                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3175                  * re-elected due to buddy favours.
3176                  */
3177                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3178                 return;
3179         }
3180
3181         /*
3182          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3183          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3184          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3185          */
3186         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3187                 return;
3188
3189         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3190         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3191
3192         if (delta < 0)
3193                 return;
3194
3195         if (delta > ideal_runtime)
3196                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3197 }
3198
3199 static void
3200 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3201 {
3202         /* 'current' is not kept within the tree. */
3203         if (se->on_rq) {
3204                 /*
3205                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3206                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3207                  * runqueue.
3208                  */
3209                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3210                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3211                 update_load_avg(se, 1);
3212         }
3213
3214         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3215         cfs_rq->curr = se;
3216 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3217         /*
3218          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3219          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3220          * when there are only lesser-weight tasks around):
3221          */
3222         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3223                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3224                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3225         }
3226 #endif
3227         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3228 }
3229
3230 static int
3231 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3232
3233 /*
3234  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3235  * 1) keep things fair between processes/task groups
3236  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3237  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3238  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3239  */
3240 static struct sched_entity *
3241 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3242 {
3243         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3244         struct sched_entity *se;
3245
3246         /*
3247          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3248          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3249          */
3250         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3251                 left = curr;
3252
3253         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3254
3255         /*
3256          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3257          * be done without getting too unfair.
3258          */
3259         if (cfs_rq->skip == se) {
3260                 struct sched_entity *second;
3261
3262                 if (se == curr) {
3263                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3264                 } else {
3265                         second = __pick_next_entity(se);
3266                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3267                                 second = curr;
3268                 }
3269
3270                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3271                         se = second;
3272         }
3273
3274         /*
3275          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3276          */
3277         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3278                 se = cfs_rq->last;
3279
3280         /*
3281          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3282          */
3283         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3284                 se = cfs_rq->next;
3285
3286         clear_buddies(cfs_rq, se);
3287
3288         return se;
3289 }
3290
3291 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3292
3293 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3294 {
3295         /*
3296          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3297          * was not called and update_curr() has to be done:
3298          */
3299         if (prev->on_rq)
3300                 update_curr(cfs_rq);
3301
3302         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3303         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3304
3305         check_spread(cfs_rq, prev);
3306         if (prev->on_rq) {
3307                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3308                 /* Put 'current' back into the tree. */
3309                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3310                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3311                 update_load_avg(prev, 0);
3312         }
3313         cfs_rq->curr = NULL;
3314 }
3315
3316 static void
3317 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3318 {
3319         /*
3320          * Update run-time statistics of the 'current'.
3321          */
3322         update_curr(cfs_rq);
3323
3324         /*
3325          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3326          */
3327         update_load_avg(curr, 1);
3328         update_cfs_shares(cfs_rq);
3329
3330 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3331         /*
3332          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3333          * validating it and just reschedule.
3334          */
3335         if (queued) {
3336                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3337                 return;
3338         }
3339         /*
3340          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3341          */
3342         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3343                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3344                 return;
3345 #endif
3346
3347         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3348                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3349 }
3350
3351
3352 /**************************************************
3353  * CFS bandwidth control machinery
3354  */
3355
3356 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3357
3358 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3359 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3360
3361 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3362 {
3363         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3364 }
3365
3366 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3367 {
3368         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3369 }
3370
3371 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3372 {
3373         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3374 }
3375 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3376 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3377 {
3378         return true;
3379 }
3380
3381 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3382 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3383 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3384
3385 /*
3386  * default period for cfs group bandwidth.
3387  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3388  */
3389 static inline u64 default_cfs_period(void)
3390 {
3391         return 100000000ULL;
3392 }
3393
3394 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3395 {
3396         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3397 }
3398
3399 /*
3400  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3401  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3402  * additional synchronization around rq->lock.
3403  *
3404  * requires cfs_b->lock
3405  */
3406 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3407 {
3408         u64 now;
3409
3410         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3411                 return;
3412
3413         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3414         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3415         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3416 }
3417
3418 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3419 {
3420         return &tg->cfs_bandwidth;
3421 }
3422
3423 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3424 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3425 {
3426         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3427                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3428
3429         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3430 }
3431
3432 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3433 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3434 {
3435         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3436         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3437         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3438
3439         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3440         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3441
3442         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3443         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3444                 amount = min_amount;
3445         else {
3446                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3447
3448                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3449                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3450                         cfs_b->runtime -= amount;
3451                         cfs_b->idle = 0;
3452                 }
3453         }
3454         expires = cfs_b->runtime_expires;
3455         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3456
3457         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3458         /*
3459          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3460          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3461          * issued.
3462          */
3463         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3464                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3465
3466         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3467 }
3468
3469 /*
3470  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3471  * fact that rq->clock snapshots this value.
3472  */
3473 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3474 {
3475         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3476
3477         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3478         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3479                 return;
3480
3481         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3482                 return;
3483
3484         /*
3485          * If the local deadline has passed we have to consider the
3486          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3487          * has not truly expired.
3488          *
3489          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3490          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3491          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3492          * exact equality, so a partial write will still work.
3493          */
3494
3495         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3496                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3497                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3498         } else {
3499                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3500                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3501         }
3502 }
3503
3504 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3505 {
3506         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3507         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3508         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3509
3510         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3511                 return;
3512
3513         /*
3514          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3515          * hierarchy can be throttled
3516          */
3517         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3518                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3519 }
3520
3521 static __always_inline
3522 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3523 {
3524         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3525                 return;
3526
3527         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3528 }
3529
3530 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3531 {
3532         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3533 }
3534
3535 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3536 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3537 {
3538         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3539 }
3540
3541 /*
3542  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3543  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3544  * load-balance operations.
3545  */
3546 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3547                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3548 {
3549         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3550
3551         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3552         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3553
3554         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3555                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3556 }
3557
3558 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3559 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3560 {
3561         struct rq *rq = data;
3562         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3563
3564         cfs_rq->throttle_count--;
3565 #ifdef CONFIG_SMP
3566         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3567                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3568                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3569                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3570         }
3571 #endif
3572
3573         return 0;
3574 }
3575
3576 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3577 {
3578         struct rq *rq = data;
3579         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3580
3581         /* group is entering throttled state, stop time */
3582         if (!cfs_rq->throttle_count)
3583                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3584         cfs_rq->throttle_count++;
3585
3586         return 0;
3587 }
3588
3589 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3590 {
3591         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3592         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3593         struct sched_entity *se;
3594         long task_delta, dequeue = 1;
3595         bool empty;
3596
3597         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3598
3599         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3600         rcu_read_lock();
3601         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3602         rcu_read_unlock();
3603
3604         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3605         for_each_sched_entity(se) {
3606                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3607                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3608                 if (!se->on_rq)
3609                         break;
3610
3611                 if (dequeue)
3612                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3613                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3614
3615                 if (qcfs_rq->load.weight)
3616                         dequeue = 0;
3617         }
3618
3619         if (!se)
3620                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3621
3622         cfs_rq->throttled = 1;
3623         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3624         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3625         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3626
3627         /*
3628          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3629          * distribute_cfs_runtime will not see us
3630          */
3631         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3632
3633         /*
3634          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3635          * timer is running.
3636          */
3637         if (empty)
3638                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3639
3640         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3641 }
3642
3643 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3644 {
3645         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3646         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3647         struct sched_entity *se;
3648         int enqueue = 1;
3649         long task_delta;
3650
3651         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3652
3653         cfs_rq->throttled = 0;
3654
3655         update_rq_clock(rq);
3656
3657         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3658         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3659         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3660         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3661
3662         /* update hierarchical throttle state */
3663         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3664
3665         if (!cfs_rq->load.weight)
3666                 return;
3667
3668         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3669         for_each_sched_entity(se) {
3670                 if (se->on_rq)
3671                         enqueue = 0;
3672
3673                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3674                 if (enqueue)
3675                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3676                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3677
3678                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3679                         break;
3680         }
3681
3682         if (!se)
3683                 add_nr_running(rq, task_delta);
3684
3685         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3686         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3687                 resched_curr(rq);
3688 }
3689
3690 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3691                 u64 remaining, u64 expires)
3692 {
3693         struct cfs_rq *cfs_rq;
3694         u64 runtime;
3695         u64 starting_runtime = remaining;
3696
3697         rcu_read_lock();
3698         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3699                                 throttled_list) {
3700                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3701
3702                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3703                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3704                         goto next;
3705
3706                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3707                 if (runtime > remaining)
3708                         runtime = remaining;
3709                 remaining -= runtime;
3710
3711                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3712                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3713
3714                 /* we check whether we're throttled above */
3715                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3716                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3717
3718 next:
3719                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3720
3721                 if (!remaining)
3722                         break;
3723         }
3724         rcu_read_unlock();
3725
3726         return starting_runtime - remaining;
3727 }
3728
3729 /*
3730  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3731  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3732  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3733  * used to track this state.
3734  */
3735 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3736 {
3737         u64 runtime, runtime_expires;
3738         int throttled;
3739
3740         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3741         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3742                 goto out_deactivate;
3743
3744         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3745         cfs_b->nr_periods += overrun;
3746
3747         /*
3748          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3749          * we're going inactive then everything else can be deferred
3750          */
3751         if (cfs_b->idle && !throttled)
3752                 goto out_deactivate;
3753
3754         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3755
3756         if (!throttled) {
3757                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3758                 cfs_b->idle = 1;
3759                 return 0;
3760         }
3761
3762         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3763         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3764
3765         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3766
3767         /*
3768          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3769          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3770          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3771          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3772          * only by limited amounts in that extreme case.
3773          */
3774         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3775                 runtime = cfs_b->runtime;
3776                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3777                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3778                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3779                                                  runtime_expires);
3780                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3781
3782                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3783
3784                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3785         }
3786
3787         /*
3788          * While we are ensured activity in the period following an
3789          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3790          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3791          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3792          */
3793         cfs_b->idle = 0;
3794
3795         return 0;
3796
3797 out_deactivate:
3798         return 1;
3799 }
3800
3801 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3802 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3803 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3804 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3805 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3806 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3807
3808 /*
3809  * Are we near the end of the current quota period?
3810  *
3811  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3812  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3813  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3814  */
3815 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3816 {
3817         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3818         u64 remaining;
3819
3820         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3821         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3822                 return 1;
3823
3824         /* is a quota refresh about to occur? */
3825         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3826         if (remaining < min_expire)
3827                 return 1;
3828
3829         return 0;
3830 }
3831
3832 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3833 {
3834         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3835
3836         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3837         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3838                 return;
3839
3840         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3841                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3842                         HRTIMER_MODE_REL);
3843 }
3844
3845 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3846 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3847 {
3848         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3849         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3850
3851         if (slack_runtime <= 0)
3852                 return;
3853
3854         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3855         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3856             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3857                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3858
3859                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3860                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3861                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3862                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3863         }
3864         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3865
3866         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3867         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3868 }
3869
3870 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3871 {
3872         if (!cfs_bandwidth_used())
3873                 return;
3874
3875         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3876                 return;
3877
3878         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3879 }
3880
3881 /*
3882  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3883  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3884  */
3885 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3886 {
3887         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3888         u64 expires;
3889
3890         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3891         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3892         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3893                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3894                 return;
3895         }
3896
3897         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3898                 runtime = cfs_b->runtime;
3899
3900         expires = cfs_b->runtime_expires;
3901         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3902
3903         if (!runtime)
3904                 return;
3905
3906         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3907
3908         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3909         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3910                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3911         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3912 }
3913
3914 /*
3915  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3916  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3917  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3918  */
3919 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3920 {
3921         if (!cfs_bandwidth_used())
3922                 return;
3923
3924         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3925         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3926                 return;
3927
3928         /* ensure the group is not already throttled */
3929         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3930                 return;
3931
3932         /* update runtime allocation */
3933         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3934         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3935                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3936 }
3937
3938 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3939 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3940 {
3941         if (!cfs_bandwidth_used())
3942                 return false;
3943
3944         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3945                 return false;
3946
3947         /*
3948          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3949          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3950          */
3951         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3952                 return true;
3953
3954         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3955         return true;
3956 }
3957
3958 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3959 {
3960         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3961                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3962
3963         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3964
3965         return HRTIMER_NORESTART;
3966 }
3967
3968 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3969 {
3970         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3971                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3972         int overrun;
3973         int idle = 0;
3974
3975         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3976         for (;;) {
3977                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3978                 if (!overrun)
3979                         break;
3980
3981                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3982         }
3983         if (idle)
3984                 cfs_b->period_active = 0;
3985         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3986
3987         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3988 }
3989
3990 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3991 {
3992         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3993         cfs_b->runtime = 0;
3994         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3995         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3996
3997         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3998         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3999         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4000         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4001         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4002 }
4003
4004 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4005 {
4006         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4007         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4008 }
4009
4010 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4011 {
4012         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4013
4014         if (!cfs_b->period_active) {
4015                 cfs_b->period_active = 1;
4016                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4017                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4018         }
4019 }
4020
4021 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4022 {
4023         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4024         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4025                 return;
4026
4027         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4028         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4029 }
4030
4031 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4032 {
4033         struct cfs_rq *cfs_rq;
4034
4035         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4036                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4037
4038                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4039                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4040                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4041         }
4042 }
4043
4044 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4045 {
4046         struct cfs_rq *cfs_rq;
4047
4048         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4049                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4050                         continue;
4051
4052                 /*
4053                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4054                  * there's some valid quota amount
4055                  */
4056                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4057                 /*
4058                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4059                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4060                  */
4061                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4062
4063                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4064                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4065         }
4066 }
4067
4068 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4069 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4070 {
4071         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4072 }
4073
4074 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4075 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4076 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4077 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4078
4079 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4080 {
4081         return 0;
4082 }
4083
4084 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4085 {
4086         return 0;
4087 }
4088
4089 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4090                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4091 {
4092         return 0;
4093 }
4094
4095 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4096
4097 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4098 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4099 #endif
4100
4101 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4102 {
4103         return NULL;
4104 }
4105 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4106 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4107 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4108
4109 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4110
4111 /**************************************************
4112  * CFS operations on tasks:
4113  */
4114
4115 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4116 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4117 {
4118         struct sched_entity *se = &p->se;
4119         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4120
4121         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4122
4123         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4124                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4125                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4126                 s64 delta = slice - ran;
4127
4128                 if (delta < 0) {
4129                         if (rq->curr == p)
4130                                 resched_curr(rq);
4131                         return;
4132                 }
4133                 hrtick_start(rq, delta);
4134         }
4135 }
4136
4137 /*
4138  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4139  * current task is from our class and nr_running is low enough
4140  * to matter.
4141  */
4142 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4143 {
4144         struct task_struct *curr = rq->curr;
4145
4146         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4147                 return;
4148
4149         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4150                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4151 }
4152 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4153 static inline void
4154 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4155 {
4156 }
4157
4158 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4159 {
4160 }
4161 #endif
4162
4163 static void update_capacity_of(int cpu)
4164 {
4165         unsigned long req_cap;
4166
4167         if (!sched_freq())
4168                 return;
4169
4170         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4171         req_cap = cpu_util(cpu) * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4172         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4173 }
4174
4175 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4176
4177 /*
4178  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4179  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4180  * then put the task into the rbtree:
4181  */
4182 static void
4183 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4184 {
4185         struct cfs_rq *cfs_rq;
4186         struct sched_entity *se = &p->se;
4187         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4188         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4189
4190         for_each_sched_entity(se) {
4191                 if (se->on_rq)
4192                         break;
4193                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4194                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4195
4196                 /*
4197                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4198                  *
4199                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4200                  * post the final h_nr_running increment below.
4201                 */
4202                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4203                         break;
4204                 cfs_rq->h_nr_running++;
4205
4206                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4207         }
4208
4209         for_each_sched_entity(se) {
4210                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4211                 cfs_rq->h_nr_running++;
4212
4213                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4214                         break;
4215
4216                 update_load_avg(se, 1);
4217                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4218         }
4219
4220         if (!se) {
4221                 add_nr_running(rq, 1);
4222                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4223                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4224                         rq->rd->overutilized = true;
4225
4226                 /*
4227                  * We want to potentially trigger a freq switch
4228                  * request only for tasks that are waking up; this is
4229                  * because we get here also during load balancing, but
4230                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4231                  * request after load balancing is done.
4232                  */
4233                 if (task_new || task_wakeup)
4234                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4235         }
4236         hrtick_update(rq);
4237 }
4238
4239 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4240
4241 /*
4242  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4243  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4244  * update the fair scheduling stats:
4245  */
4246 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4247 {
4248         struct cfs_rq *cfs_rq;
4249         struct sched_entity *se = &p->se;
4250         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4251
4252         for_each_sched_entity(se) {
4253                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4254                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4255
4256                 /*
4257                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4258                  *
4259                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4260                  * post the final h_nr_running decrement below.
4261                 */
4262                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4263                         break;
4264                 cfs_rq->h_nr_running--;
4265
4266                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4267                 if (cfs_rq->load.weight) {
4268                         /*
4269                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4270                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4271                          */
4272                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4273                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4274
4275                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4276                         se = parent_entity(se);
4277                         break;
4278                 }
4279                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4280         }
4281
4282         for_each_sched_entity(se) {
4283                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4284                 cfs_rq->h_nr_running--;
4285
4286                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4287                         break;
4288
4289                 update_load_avg(se, 1);
4290                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4291         }
4292
4293         if (!se) {
4294                 sub_nr_running(rq, 1);
4295
4296                 /*
4297                  * We want to potentially trigger a freq switch
4298                  * request only for tasks that are going to sleep;
4299                  * this is because we get here also during load
4300                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4301                  * trigger as single request after load balancing is
4302                  * done.
4303                  */
4304                 if (task_sleep) {
4305                         if (rq->cfs.nr_running)
4306                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4307                         else if (sched_freq())
4308                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4309                 }
4310         }
4311         hrtick_update(rq);
4312 }
4313
4314 #ifdef CONFIG_SMP
4315
4316 /*
4317  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4318  */
4319
4320 /*
4321  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4322  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4323  *
4324  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4325  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4326  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4327  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4328  *
4329  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4330  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4331  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4332  *
4333  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4334  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4335  * particular idx is approximated to be zero.
4336  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4337  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4338  * based on 128 point scale.
4339  * Example:
4340  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4341  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4342  *
4343  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4344  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4345  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4346  */
4347 #define DEGRADE_SHIFT           7
4348 static const unsigned char
4349                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4350 static const unsigned char
4351                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4352                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4353                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4354                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4355                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4356                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4357
4358 /*
4359  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4360  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4361  * adding any new load.
4362  */
4363 static unsigned long
4364 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4365 {
4366         int j = 0;
4367
4368         if (!missed_updates)
4369                 return load;
4370
4371         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4372                 return 0;
4373
4374         if (idx == 1)
4375                 return load >> missed_updates;
4376
4377         while (missed_updates) {
4378                 if (missed_updates % 2)
4379                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4380
4381                 missed_updates >>= 1;
4382                 j++;
4383         }
4384         return load;
4385 }
4386
4387 /*
4388  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4389  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4390  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4391  */
4392 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4393                               unsigned long pending_updates)
4394 {
4395         int i, scale;
4396
4397         this_rq->nr_load_updates++;
4398
4399         /* Update our load: */
4400         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4401         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4402                 unsigned long old_load, new_load;
4403
4404                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4405
4406                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4407                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4408                 new_load = this_load;
4409                 /*
4410                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4411                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4412                  * example.
4413                  */
4414                 if (new_load > old_load)
4415                         new_load += scale - 1;
4416
4417                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4418         }
4419
4420         sched_avg_update(this_rq);
4421 }
4422
4423 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4424 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4425 {
4426         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4427 }
4428
4429 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4430 /*
4431  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4432  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4433  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4434  *
4435  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4436  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4437  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4438  * (tick_nohz_idle_exit).
4439  *
4440  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4441  */
4442
4443 /*
4444  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4445  * idle balance.
4446  */
4447 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4448 {
4449         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4450         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4451         unsigned long pending_updates;
4452
4453         /*
4454          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4455          */
4456         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4457                 return;
4458
4459         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4460         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4461
4462         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4463 }
4464
4465 /*
4466  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4467  */
4468 void update_cpu_load_nohz(void)
4469 {
4470         struct rq *this_rq = this_rq();
4471         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4472         unsigned long pending_updates;
4473
4474         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4475                 return;
4476
4477         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4478         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4479         if (pending_updates) {
4480                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4481                 /*
4482                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4483                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4484                  */
4485                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4486         }
4487         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4488 }
4489 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4490
4491 /*
4492  * Called from scheduler_tick()
4493  */
4494 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4495 {
4496         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4497         /*
4498          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4499          */
4500         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4501         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4502 }
4503
4504 /*
4505  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4506  * according to the scheduling class and "nice" value.
4507  *
4508  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4509  * balance conservatively.
4510  */
4511 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4512 {
4513         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4514         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4515
4516         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4517                 return total;
4518
4519         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4520 }
4521
4522 /*
4523  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4524  * according to the scheduling class and "nice" value.
4525  */
4526 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4527 {
4528         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4529         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4530
4531         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4532                 return total;
4533
4534         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4535 }
4536
4537
4538 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4539 {
4540         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4541         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4542         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4543
4544         if (nr_running)
4545                 return load_avg / nr_running;
4546
4547         return 0;
4548 }
4549
4550 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4551 {
4552         /*
4553          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4554          * about the boundary, really active task won't care
4555          * about the loss.
4556          */
4557         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4558                 current->wakee_flips >>= 1;
4559                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4560         }
4561
4562         if (current->last_wakee != p) {
4563                 current->last_wakee = p;
4564                 current->wakee_flips++;
4565         }
4566 }
4567
4568 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4569 {
4570         struct sched_entity *se = &p->se;
4571         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4572         u64 min_vruntime;
4573
4574 #ifndef CONFIG_64BIT
4575         u64 min_vruntime_copy;
4576
4577         do {
4578                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4579                 smp_rmb();
4580                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4581         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4582 #else
4583         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4584 #endif
4585
4586         se->vruntime -= min_vruntime;
4587         record_wakee(p);
4588 }
4589
4590 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4591 /*
4592  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4593  *
4594  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4595  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4596  * can calculate the shift in shares.
4597  *
4598  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4599  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4600  * total group weight.
4601  *
4602  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4603  * distribution (s_i) using:
4604  *
4605  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4606  *
4607  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4608  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4609  * shares distribution (s_i):
4610  *
4611  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4612  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4613  *
4614  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4615  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4616  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4617  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4618  *
4619  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4620  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4621  *
4622  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4623  *
4624  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4625  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4626  * weight and shares distributions like:
4627  *
4628  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4629  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4630  *
4631  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4632  *
4633  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4634  *
4635  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4636  *
4637  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4638  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4639  * 4/7) times the weight of the group.
4640  */
4641 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4642 {
4643         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4644
4645         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4646                 return wl;
4647
4648         for_each_sched_entity(se) {
4649                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4650                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4651
4652                 tg = cfs_rq->tg;
4653
4654                 /*
4655                  * W = @wg + \Sum rw_j
4656                  */
4657                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4658
4659                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4660                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4661                 W += w;
4662
4663                 /*
4664                  * w = rw_i + @wl
4665                  */
4666                 w += wl;
4667
4668                 /*
4669                  * wl = S * s'_i; see (2)
4670                  */
4671                 if (W > 0 && w < W)
4672                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4673                 else
4674                         wl = tg->shares;
4675
4676                 /*
4677                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4678                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4679                  * calc_cfs_shares().
4680                  */
4681                 if (wl < MIN_SHARES)
4682                         wl = MIN_SHARES;
4683
4684                 /*
4685                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4686                  */
4687                 wl -= se->avg.load_avg;
4688
4689                 /*
4690                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4691                  * the final effective load change on the root group. Since
4692                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4693                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4694                  * resulting from this level per the above.
4695                  */
4696                 wg = 0;
4697         }
4698
4699         return wl;
4700 }
4701 #else
4702
4703 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4704 {
4705         return wl;
4706 }
4707
4708 #endif
4709
4710 static inline bool energy_aware(void)
4711 {
4712         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4713 }
4714
4715 struct energy_env {
4716         struct sched_group      *sg_top;
4717         struct sched_group      *sg_cap;
4718         int                     cap_idx;
4719         int                     util_delta;
4720         int                     src_cpu;
4721         int                     dst_cpu;
4722         int                     energy;
4723 };
4724
4725 /*
4726  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4727  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4728  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4729  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4730  *
4731  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4732  *
4733  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4734  *
4735  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4736  *
4737  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4738  */
4739 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4740 {
4741         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4742
4743         if (util >= capacity)
4744                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4745
4746         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4747 }
4748
4749 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4750 {
4751         if (cpu == eenv->src_cpu)
4752                 return -eenv->util_delta;
4753         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4754                 return eenv->util_delta;
4755         return 0;
4756 }
4757
4758 static
4759 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4760 {
4761         int i, delta;
4762         unsigned long max_util = 0;
4763
4764         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4765                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4766                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4767         }
4768
4769         return max_util;
4770 }
4771
4772 /*
4773  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4774  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4775  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4776  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4777  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4778  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4779  * estimate (more busy).
4780  */
4781 static unsigned
4782 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4783 {
4784         int i, delta;
4785         unsigned long util_sum = 0;
4786         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4787
4788         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4789                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4790                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4791         }
4792
4793         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4794                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4795         return util_sum;
4796 }
4797
4798 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4799         const struct sched_group_energy const *sge)
4800 {
4801         int idx;
4802         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4803
4804         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4805                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4806                         break;
4807         }
4808
4809         eenv->cap_idx = idx;
4810
4811         return idx;
4812 }
4813
4814 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4815 {
4816         int i, state = INT_MAX;
4817
4818         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4819         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4820                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4821
4822         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4823         state++;
4824
4825         return state;
4826 }
4827
4828 /*
4829  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4830  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4831  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4832  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4833  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4834  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4835  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4836  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4837  */
4838 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4839 {
4840         struct sched_domain *sd;
4841         int cpu, total_energy = 0;
4842         struct cpumask visit_cpus;
4843         struct sched_group *sg;
4844
4845         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4846
4847         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4848
4849         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4850                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4851
4852                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4853
4854                 /*
4855                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4856                  * sched_group?
4857                  */
4858                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4859
4860                 if (!sd)
4861                         /*
4862                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4863                          * wrong energy estimation is better than entering an
4864                          * infinite loop.
4865                          */
4866                         return -EINVAL;
4867
4868                 if (sd->parent)
4869                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4870
4871                 for_each_domain(cpu, sd) {
4872                         sg = sd->groups;
4873
4874                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4875                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4876                                 break;
4877
4878                         do {
4879                                 unsigned long group_util;
4880                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4881                                 int cap_idx, idle_idx;
4882
4883                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4884                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4885                                 else
4886                                         eenv->sg_cap = sg;
4887
4888                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4889                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4890                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4891                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4892                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4893                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4894                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4895                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4896
4897                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4898
4899                                 if (!sd->child)
4900                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4901
4902                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4903                                         goto next_cpu;
4904
4905                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4906                 }
4907 next_cpu:
4908                 continue;
4909         }
4910
4911         eenv->energy = total_energy;
4912         return 0;
4913 }
4914
4915 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4916 {
4917         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4918 }
4919
4920 /*
4921  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
4922  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
4923  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
4924  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
4925  * both are specified, the utilization is migrated.
4926  */
4927 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
4928 {
4929         struct sched_domain *sd;
4930         struct sched_group *sg;
4931         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
4932
4933         struct energy_env eenv_before = {
4934                 .util_delta     = 0,
4935                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
4936                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
4937         };
4938
4939         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
4940                 return 0;
4941
4942         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
4943         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
4944
4945         if (!sd)
4946                 return 0; /* Error */
4947
4948         sg = sd->groups;
4949
4950         do {
4951                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
4952                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
4953
4954                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
4955                                 return 0; /* Invalid result abort */
4956                         energy_before += eenv_before.energy;
4957
4958                         if (sched_group_energy(eenv))
4959                                 return 0; /* Invalid result abort */
4960                         energy_after += eenv->energy;
4961                 }
4962         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4963
4964         return energy_after-energy_before;
4965 }
4966
4967 /*
4968  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4969  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4970  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4971  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4972  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4973  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4974  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4975  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4976  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4977  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4978  */
4979 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4980 {
4981         unsigned int master = current->wakee_flips;
4982         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4983         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4984
4985         if (master < slave)
4986                 swap(master, slave);
4987         if (slave < factor || master < slave * factor)
4988                 return 0;
4989         return 1;
4990 }
4991
4992 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4993 {
4994         s64 this_load, load;
4995         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4996         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4997         struct task_group *tg;
4998         unsigned long weight;
4999         int balanced;
5000
5001         idx       = sd->wake_idx;
5002         this_cpu  = smp_processor_id();
5003         prev_cpu  = task_cpu(p);
5004         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5005         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5006
5007         /*
5008          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5009          * effect of the currently running task from the load
5010          * of the current CPU:
5011          */
5012         if (sync) {
5013                 tg = task_group(current);
5014                 weight = current->se.avg.load_avg;
5015
5016                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5017                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5018         }
5019
5020         tg = task_group(p);
5021         weight = p->se.avg.load_avg;
5022
5023         /*
5024          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5025          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5026          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5027          * about that, so that's good too.
5028          *
5029          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5030          * task to be woken on this_cpu.
5031          */
5032         this_eff_load = 100;
5033         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5034
5035         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5036         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5037
5038         if (this_load > 0) {
5039                 this_eff_load *= this_load +
5040                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5041
5042                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5043         }
5044
5045         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5046
5047         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5048
5049         if (!balanced)
5050                 return 0;
5051
5052         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5053         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5054
5055         return 1;
5056 }
5057
5058 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5059 {
5060         return p->se.avg.util_avg;
5061 }
5062
5063 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5064
5065 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5066 {
5067         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5068
5069         util += task_util(p);
5070
5071         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5072 }
5073
5074 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5075 {
5076         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5077         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5078
5079         if (capacity == max_capacity)
5080                 return true;
5081
5082         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5083                 return true;
5084
5085         return __task_fits(p, cpu, 0);
5086 }
5087
5088 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5089 {
5090         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5091 }
5092
5093 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5094 {
5095         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5096 }
5097
5098 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5099
5100 static unsigned long
5101 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5102 {
5103         unsigned long long margin = 0;
5104
5105         /*
5106          * Signal proportional compensation (SPC)
5107          *
5108          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5109          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5110          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5111          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5112          */
5113         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5114         margin *= boost;
5115
5116         /*
5117          * Fast integer division by constant:
5118          *  Constant   :                 (C) = 100
5119          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5120          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5121          *
5122          * Thus:
5123          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5124          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5125          *
5126          *
5127          */
5128         margin  *= 1311;
5129         margin >>= 17;
5130
5131         return margin;
5132 }
5133
5134 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5135
5136 /*
5137  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5138  * domain.
5139  */
5140 static struct sched_group *
5141 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5142                   int this_cpu, int sd_flag)
5143 {
5144         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5145         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5146         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5147         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5148         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5149         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5150         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5151
5152         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5153                 load_idx = sd->wake_idx;
5154
5155         do {
5156                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5157                 int local_group;
5158                 int i;
5159
5160                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5161                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5162                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5163                         continue;
5164
5165                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5166                                                sched_group_cpus(group));
5167
5168                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5169                 avg_load = 0;
5170
5171                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5172                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5173                         if (local_group)
5174                                 load = source_load(i, load_idx);
5175                         else
5176                                 load = target_load(i, load_idx);
5177
5178                         avg_load += load;
5179
5180                         /*
5181                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5182                          * that can fit the task.
5183                          */
5184                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5185                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5186                                 fit_group = group;
5187                         }
5188
5189                         /*
5190                          * Look for group which has most spare capacity on a
5191                          * single cpu.
5192                          */
5193                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5194                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5195                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5196                                 spare_group = group;
5197                         }
5198                 }
5199
5200                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5201                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5202
5203                 if (local_group) {
5204                         this_load = avg_load;
5205                 } else if (avg_load < min_load) {
5206                         min_load = avg_load;
5207                         idlest = group;
5208                 }
5209         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5210
5211         if (fit_group)
5212                 return fit_group;
5213
5214         if (spare_group)
5215                 return spare_group;
5216
5217         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5218                 return NULL;
5219         return idlest;
5220 }
5221
5222 /*
5223  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5224  */
5225 static int
5226 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5227 {
5228         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5229         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5230         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5231         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5232         int shallowest_idle_cpu = -1;
5233         int i;
5234
5235         /* Traverse only the allowed CPUs */
5236         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5237                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5238                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5239                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5240                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5241                                 /*
5242                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5243                                  * has the smallest exit latency irrespective
5244                                  * of any idle timestamp.
5245                                  */
5246                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5247                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5248                                 shallowest_idle_cpu = i;
5249                         } else if (idle_cpu(i) &&
5250                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5251                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5252                                 /*
5253                                  * If equal or no active idle state, then
5254                                  * the most recently idled CPU might have
5255                                  * a warmer cache.
5256                                  */
5257                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5258                                 shallowest_idle_cpu = i;
5259                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5260                                 /*
5261                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5262                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5263                                  * fallback.
5264                                  */
5265                                 shallowest_idle_cpu = i;
5266                         }
5267                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5268                         load = weighted_cpuload(i);
5269                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5270                                 min_load = load;
5271                                 least_loaded_cpu = i;
5272                         }
5273                 }
5274         }
5275
5276         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5277 }
5278
5279 /*
5280  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5281  */
5282 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5283 {
5284         struct sched_domain *sd;
5285         struct sched_group *sg;
5286         int i = task_cpu(p);
5287
5288         if (idle_cpu(target))
5289                 return target;
5290
5291         /*
5292          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5293          */
5294         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5295                 return i;
5296
5297         /*
5298          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5299          */
5300         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5301         for_each_lower_domain(sd) {
5302                 sg = sd->groups;
5303                 do {
5304                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5305                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5306                                 goto next;
5307
5308                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5309                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5310                                         goto next;
5311                         }
5312
5313                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5314                                         tsk_cpus_allowed(p));
5315                         goto done;
5316 next:
5317                         sg = sg->next;
5318                 } while (sg != sd->groups);
5319         }
5320 done:
5321         return target;
5322 }
5323
5324 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5325 {
5326         struct sched_domain *sd;
5327         struct sched_group *sg, *sg_target;
5328         int target_max_cap = INT_MAX;
5329         int target_cpu = task_cpu(p);
5330         int i;
5331
5332         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5333
5334         if (!sd)
5335                 return target;
5336
5337         sg = sd->groups;
5338         sg_target = sg;
5339
5340         /*
5341          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5342          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5343          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5344          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5345          * point.
5346          */
5347         do {
5348                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5349                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5350
5351                 /*
5352                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5353                  * Ideally we should query the energy model for the right
5354                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5355                  */
5356                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5357                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5358                         sg_target = sg;
5359                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5360                 }
5361         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5362
5363         /* Find cpu with sufficient capacity */
5364         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5365                 /*
5366                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5367                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5368                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5369                  */
5370                 int new_util = cpu_util(i) + task_util(p);
5371
5372                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5373                         continue;
5374
5375                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5376                         target_cpu = i;
5377                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5378                                 break;
5379                 }
5380
5381                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5382                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5383                         target_cpu = i;
5384         }
5385
5386         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5387                 struct energy_env eenv = {
5388                         .util_delta     = task_util(p),
5389                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5390                         .dst_cpu        = target_cpu,
5391                 };
5392
5393                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5394                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5395                         return target_cpu;
5396
5397                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5398                         return task_cpu(p);
5399         }
5400
5401         return target_cpu;
5402 }
5403
5404 /*
5405  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5406  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5407  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5408  *
5409  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5410  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5411  *
5412  * Returns the target cpu number.
5413  *
5414  * preempt must be disabled.
5415  */
5416 static int
5417 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5418 {
5419         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5420         int cpu = smp_processor_id();
5421         int new_cpu = prev_cpu;
5422         int want_affine = 0;
5423         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5424
5425         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5426                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5427                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5428                               energy_aware();
5429
5430         rcu_read_lock();
5431         for_each_domain(cpu, tmp) {
5432                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5433                         break;
5434
5435                 /*
5436                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5437                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5438                  */
5439                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5440                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5441                         affine_sd = tmp;
5442                         break;
5443                 }
5444
5445                 if (tmp->flags & sd_flag)
5446                         sd = tmp;
5447                 else if (!want_affine)
5448                         break;
5449         }
5450
5451         if (affine_sd) {
5452                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5453                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5454                         new_cpu = cpu;
5455         }
5456
5457         if (!sd) {
5458                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5459                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5460                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5461                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5462
5463         } else while (sd) {
5464                 struct sched_group *group;
5465                 int weight;
5466
5467                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5468                         sd = sd->child;
5469                         continue;
5470                 }
5471
5472                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5473                 if (!group) {
5474                         sd = sd->child;
5475                         continue;
5476                 }
5477
5478                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5479                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5480                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5481                         sd = sd->child;
5482                         continue;
5483                 }
5484
5485                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5486                 cpu = new_cpu;
5487                 weight = sd->span_weight;
5488                 sd = NULL;
5489                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5490                         if (weight <= tmp->span_weight)
5491                                 break;
5492                         if (tmp->flags & sd_flag)
5493                                 sd = tmp;
5494                 }
5495                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5496         }
5497         rcu_read_unlock();
5498
5499         return new_cpu;
5500 }
5501
5502 /*
5503  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5504  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5505  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5506  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5507  */
5508 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5509 {
5510         /*
5511          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5512          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5513          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5514          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5515          * load sounds not bad.
5516          */
5517         remove_entity_load_avg(&p->se);
5518
5519         /* Tell new CPU we are migrated */
5520         p->se.avg.last_update_time = 0;
5521
5522         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5523         p->se.exec_start = 0;
5524 }
5525
5526 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5527 {
5528         remove_entity_load_avg(&p->se);
5529 }
5530 #endif /* CONFIG_SMP */
5531
5532 static unsigned long
5533 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5534 {
5535         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5536
5537         /*
5538          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5539          * to virtual-time in his units.
5540          *
5541          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5542          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5543          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5544          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5545          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5546          *
5547          * This is especially important for buddies when the leftmost
5548          * task is higher priority than the buddy.
5549          */
5550         return calc_delta_fair(gran, se);
5551 }
5552
5553 /*
5554  * Should 'se' preempt 'curr'.
5555  *
5556  *             |s1
5557  *        |s2
5558  *   |s3
5559  *         g
5560  *      |<--->|c
5561  *
5562  *  w(c, s1) = -1
5563  *  w(c, s2) =  0
5564  *  w(c, s3) =  1
5565  *
5566  */
5567 static int
5568 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5569 {
5570         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5571
5572         if (vdiff <= 0)
5573                 return -1;
5574
5575         gran = wakeup_gran(curr, se);
5576         if (vdiff > gran)
5577                 return 1;
5578
5579         return 0;
5580 }
5581
5582 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5583 {
5584         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5585                 return;
5586
5587         for_each_sched_entity(se)
5588                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5589 }
5590
5591 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5592 {
5593         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5594                 return;
5595
5596         for_each_sched_entity(se)
5597                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5598 }
5599
5600 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5601 {
5602         for_each_sched_entity(se)
5603                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5604 }
5605
5606 /*
5607  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5608  */
5609 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5610 {
5611         struct task_struct *curr = rq->curr;
5612         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5613         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5614         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5615         int next_buddy_marked = 0;
5616
5617         if (unlikely(se == pse))
5618                 return;
5619
5620         /*
5621          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5622          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5623          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5624          * next-buddy nomination below.
5625          */
5626         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5627                 return;
5628
5629         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5630                 set_next_buddy(pse);
5631                 next_buddy_marked = 1;
5632         }
5633
5634         /*
5635          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5636          * wake up path.
5637          *
5638          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5639          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5640          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5641          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5642          * below.
5643          */
5644         if (test_tsk_need_resched(curr))
5645                 return;
5646
5647         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5648         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5649             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5650                 goto preempt;
5651
5652         /*
5653          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5654          * is driven by the tick):
5655          */
5656         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5657                 return;
5658
5659         find_matching_se(&se, &pse);
5660         update_curr(cfs_rq_of(se));
5661         BUG_ON(!pse);
5662         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5663                 /*
5664                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5665                  * triggering this preemption.
5666                  */
5667                 if (!next_buddy_marked)
5668                         set_next_buddy(pse);
5669                 goto preempt;
5670         }
5671
5672         return;
5673
5674 preempt:
5675         resched_curr(rq);
5676         /*
5677          * Only set the backward buddy when the current task is still
5678          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5679          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5680          * point, either of which can * drop the rq lock.
5681          *
5682          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5683          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5684          */
5685         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5686                 return;
5687
5688         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5689                 set_last_buddy(se);
5690 }
5691
5692 static struct task_struct *
5693 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5694 {
5695         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5696         struct sched_entity *se;
5697         struct task_struct *p;
5698         int new_tasks;
5699
5700 again:
5701 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5702         if (!cfs_rq->nr_running)
5703                 goto idle;
5704
5705         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5706                 goto simple;
5707
5708         /*
5709          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5710          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5711          *
5712          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5713          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5714          */
5715
5716         do {
5717                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5718
5719                 /*
5720                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5721                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5722                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5723                  * forget we've ever seen it.
5724                  */
5725                 if (curr) {
5726                         if (curr->on_rq)
5727                                 update_curr(cfs_rq);
5728                         else
5729                                 curr = NULL;
5730
5731                         /*
5732                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5733                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5734                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5735                          * be correct.
5736                          */
5737                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5738                                 goto simple;
5739                 }
5740
5741                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5742                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5743         } while (cfs_rq);
5744
5745         p = task_of(se);
5746
5747         /*
5748          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5749          * is a different task than we started out with, try and touch the
5750          * least amount of cfs_rqs.
5751          */
5752         if (prev != p) {
5753                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5754
5755                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5756                         int se_depth = se->depth;
5757                         int pse_depth = pse->depth;
5758
5759                         if (se_depth <= pse_depth) {
5760                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5761                                 pse = parent_entity(pse);
5762                         }
5763                         if (se_depth >= pse_depth) {
5764                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5765                                 se = parent_entity(se);
5766                         }
5767                 }
5768
5769                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5770                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5771         }
5772
5773         if (hrtick_enabled(rq))
5774                 hrtick_start_fair(rq, p);
5775
5776         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5777
5778         return p;
5779 simple:
5780         cfs_rq = &rq->cfs;
5781 #endif
5782
5783         if (!cfs_rq->nr_running)
5784                 goto idle;
5785
5786         put_prev_task(rq, prev);
5787
5788         do {
5789                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5790                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5791                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5792         } while (cfs_rq);
5793
5794         p = task_of(se);
5795
5796         if (hrtick_enabled(rq))
5797                 hrtick_start_fair(rq, p);
5798
5799         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5800
5801         return p;
5802
5803 idle:
5804         rq->misfit_task = 0;
5805         /*
5806          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5807          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5808          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5809          * re-start the picking loop.
5810          */
5811         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5812         new_tasks = idle_balance(rq);
5813         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5814         /*
5815          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5816          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5817          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5818          */
5819         if (new_tasks < 0)
5820                 return RETRY_TASK;
5821
5822         if (new_tasks > 0)
5823                 goto again;
5824
5825         return NULL;
5826 }
5827
5828 /*
5829  * Account for a descheduled task:
5830  */
5831 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5832 {
5833         struct sched_entity *se = &prev->se;
5834         struct cfs_rq *cfs_rq;
5835
5836         for_each_sched_entity(se) {
5837                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5838                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5839         }
5840 }
5841
5842 /*
5843  * sched_yield() is very simple
5844  *
5845  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5846  */
5847 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5848 {
5849         struct task_struct *curr = rq->curr;
5850         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5851         struct sched_entity *se = &curr->se;
5852
5853         /*
5854          * Are we the only task in the tree?
5855          */
5856         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5857                 return;
5858
5859         clear_buddies(cfs_rq, se);
5860
5861         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5862                 update_rq_clock(rq);
5863                 /*
5864                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5865                  */
5866                 update_curr(cfs_rq);
5867                 /*
5868                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5869                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5870                  * and double the fastpath cost.
5871                  */
5872                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5873         }
5874
5875         set_skip_buddy(se);
5876 }
5877
5878 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5879 {
5880         struct sched_entity *se = &p->se;
5881
5882         /* throttled hierarchies are not runnable */
5883         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5884                 return false;
5885
5886         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5887         set_next_buddy(se);
5888
5889         yield_task_fair(rq);
5890
5891         return true;
5892 }
5893
5894 #ifdef CONFIG_SMP
5895 /**************************************************
5896  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5897  *
5898  * BASICS
5899  *
5900  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5901  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5902  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5903  *
5904  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5905  *
5906  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5907  * W_i,0 is defined as:
5908  *
5909  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5910  *
5911  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5912  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5913  *
5914  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5915  * weight:
5916  *
5917  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5918  *
5919  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5920  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5921  * can also include other factors [XXX].
5922  *
5923  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5924  * directly from (1):
5925  *
5926  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5927  *
5928  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5929  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5930  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5931  *
5932  * [XXX expand on:
5933  *     - infeasible weights;
5934  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5935  *
5936  *
5937  * SCHED DOMAINS
5938  *
5939  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5940  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5941  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5942  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5943  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5944  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5945  * the groups.
5946  *
5947  * This yields:
5948  *
5949  *     log_2 n     1     n
5950  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5951  *     i = 0      2^i   2^i
5952  *                               `- size of each group
5953  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5954  *         |         `- freq
5955  *         `- sum over all levels
5956  *
5957  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5958  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5959  *
5960  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5961  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5962  *
5963  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5964  *
5965  *             log_2 n     
5966  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5967  *             k = 0
5968  *
5969  * And you'll find that:
5970  *
5971  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5972  *
5973  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5974  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5975  * of:
5976  *
5977  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5978  *
5979  *
5980  * WORK CONSERVING
5981  *
5982  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5983  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5984  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5985  *
5986  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5987  * time.
5988  *
5989  * [XXX more?]
5990  *
5991  *
5992  * CGROUPS
5993  *
5994  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5995  *
5996  *                                s_k,i
5997  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5998  *                                 S_k
5999  *
6000  * Where
6001  *
6002  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6003  *
6004  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6005  *
6006  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6007  * property.
6008  *
6009  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6010  *      rewrite all of this once again.]
6011  */ 
6012
6013 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6014
6015 enum fbq_type { regular, remote, all };
6016
6017 enum group_type {
6018         group_other = 0,
6019         group_misfit_task,
6020         group_imbalanced,
6021         group_overloaded,
6022 };
6023
6024 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6025 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6026 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6027 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6028
6029 struct lb_env {
6030         struct sched_domain     *sd;
6031
6032         struct rq               *src_rq;
6033         int                     src_cpu;
6034
6035         int                     dst_cpu;
6036         struct rq               *dst_rq;
6037
6038         struct cpumask          *dst_grpmask;
6039         int                     new_dst_cpu;
6040         enum cpu_idle_type      idle;
6041         long                    imbalance;
6042         unsigned int            src_grp_nr_running;
6043         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6044         struct cpumask          *cpus;
6045
6046         unsigned int            flags;
6047
6048         unsigned int            loop;
6049         unsigned int            loop_break;
6050         unsigned int            loop_max;
6051
6052         enum fbq_type           fbq_type;
6053         enum group_type         busiest_group_type;
6054         struct list_head        tasks;
6055 };
6056
6057 /*
6058  * Is this task likely cache-hot:
6059  */
6060 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6061 {
6062         s64 delta;
6063
6064         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6065
6066         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6067                 return 0;
6068
6069         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6070                 return 0;
6071
6072         /*
6073          * Buddy candidates are cache hot:
6074          */
6075         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6076                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6077                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6078                 return 1;
6079
6080         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6081                 return 1;
6082         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6083                 return 0;
6084
6085         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6086
6087         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6088 }
6089
6090 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6091 /*
6092  * Returns 1, if task migration degrades locality
6093  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6094  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6095  */
6096 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6097 {
6098         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6099         unsigned long src_faults, dst_faults;
6100         int src_nid, dst_nid;
6101
6102         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6103                 return -1;
6104
6105         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6106                 return -1;
6107
6108         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6109         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6110
6111         if (src_nid == dst_nid)
6112                 return -1;
6113
6114         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6115         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6116                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6117                         return 1;
6118                 else
6119                         return -1;
6120         }
6121
6122         /* Encourage migration to the preferred node. */
6123         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6124                 return 0;
6125
6126         if (numa_group) {
6127                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6128                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6129         } else {
6130                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6131                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6132         }
6133
6134         return dst_faults < src_faults;
6135 }
6136
6137 #else
6138 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6139                                              struct lb_env *env)
6140 {
6141         return -1;
6142 }
6143 #endif
6144
6145 /*
6146  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6147  */
6148 static
6149 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6150 {
6151         int tsk_cache_hot;
6152
6153         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6154
6155         /*
6156          * We do not migrate tasks that are:
6157          * 1) throttled_lb_pair, or
6158          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6159          * 3) running (obviously), or
6160          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6161          */
6162         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6163                 return 0;
6164
6165         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6166                 int cpu;
6167
6168                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6169
6170                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6171
6172                 /*
6173                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6174                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6175                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6176                  *
6177                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6178                  * one in current iteration.
6179                  */
6180                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6181                         return 0;
6182
6183                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6184                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6185                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6186                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6187                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6188                                 break;
6189                         }
6190                 }
6191
6192                 return 0;
6193         }
6194
6195         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6196         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6197
6198         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6199                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6200                 return 0;
6201         }
6202
6203         /*
6204          * Aggressive migration if:
6205          * 1) destination numa is preferred
6206          * 2) task is cache cold, or
6207          * 3) too many balance attempts have failed.
6208          */
6209         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6210         if (tsk_cache_hot == -1)
6211                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6212
6213         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6214             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6215                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6216                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6217                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6218                 }
6219                 return 1;
6220         }
6221
6222         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6223         return 0;
6224 }
6225
6226 /*
6227  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6228  */
6229 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6230 {
6231         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6232
6233         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6234         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6235         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6236 }
6237
6238 /*
6239  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6240  * part of active balancing operations within "domain".
6241  *
6242  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6243  */
6244 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6245 {
6246         struct task_struct *p, *n;
6247
6248         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6249
6250         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6251                 if (!can_migrate_task(p, env))
6252                         continue;
6253
6254                 detach_task(p, env);
6255
6256                 /*
6257                  * Right now, this is only the second place where
6258                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6259                  * so we can safely collect stats here rather than
6260                  * inside detach_tasks().
6261                  */
6262                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6263                 return p;
6264         }
6265         return NULL;
6266 }
6267
6268 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6269
6270 /*
6271  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6272  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6273  *
6274  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6275  */
6276 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6277 {
6278         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6279         struct task_struct *p;
6280         unsigned long load;
6281         int detached = 0;
6282
6283         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6284
6285         if (env->imbalance <= 0)
6286                 return 0;
6287
6288         while (!list_empty(tasks)) {
6289                 /*
6290                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6291                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6292                  */
6293                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6294                         break;
6295
6296                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6297
6298                 env->loop++;
6299                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6300                 if (env->loop > env->loop_max)
6301                         break;
6302
6303                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6304                 if (env->loop > env->loop_break) {
6305                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6306                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6307                         break;
6308                 }
6309
6310                 if (!can_migrate_task(p, env))
6311                         goto next;
6312
6313                 load = task_h_load(p);
6314
6315                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6316                         goto next;
6317
6318                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6319                         goto next;
6320
6321                 detach_task(p, env);
6322                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6323
6324                 detached++;
6325                 env->imbalance -= load;
6326
6327 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6328                 /*
6329                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6330                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6331                  * the critical section.
6332                  */
6333                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6334                         break;
6335 #endif
6336
6337                 /*
6338                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6339                  * weighted load.
6340                  */
6341                 if (env->imbalance <= 0)
6342                         break;
6343
6344                 continue;
6345 next:
6346                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6347         }
6348
6349         /*
6350          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6351          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6352          * than inside detach_one_task().
6353          */
6354         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6355
6356         return detached;
6357 }
6358
6359 /*
6360  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6361  */
6362 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6363 {
6364         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6365
6366         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6367         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6368         activate_task(rq, p, 0);
6369         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6370 }
6371
6372 /*
6373  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6374  * its new rq.
6375  */
6376 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6377 {
6378         raw_spin_lock(&rq->lock);
6379         attach_task(rq, p);
6380         /*
6381          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6382          */
6383         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6384         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6385 }
6386
6387 /*
6388  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6389  * new rq.
6390  */
6391 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6392 {
6393         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6394         struct task_struct *p;
6395
6396         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6397
6398         while (!list_empty(tasks)) {
6399                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6400                 list_del_init(&p->se.group_node);
6401
6402                 attach_task(env->dst_rq, p);
6403         }
6404
6405         /*
6406          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6407          */
6408         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6409
6410         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6411 }
6412
6413 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6414 static void update_blocked_averages(int cpu)
6415 {
6416         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6417         struct cfs_rq *cfs_rq;
6418         unsigned long flags;
6419
6420         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6421         update_rq_clock(rq);
6422
6423         /*
6424          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6425          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6426          */
6427         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6428                 /* throttled entities do not contribute to load */
6429                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6430                         continue;
6431
6432                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6433                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6434         }
6435         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6436 }
6437
6438 /*
6439  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6440  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6441  * group is a fraction of its parents load.
6442  */
6443 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6444 {
6445         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6446         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6447         unsigned long now = jiffies;
6448         unsigned long load;
6449
6450         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6451                 return;
6452
6453         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6454         for_each_sched_entity(se) {
6455                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6456                 cfs_rq->h_load_next = se;
6457                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6458                         break;
6459         }
6460
6461         if (!se) {
6462                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6463                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6464         }
6465
6466         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6467                 load = cfs_rq->h_load;
6468                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6469                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6470                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6471                 cfs_rq->h_load = load;
6472                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6473         }
6474 }
6475
6476 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6477 {
6478         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6479
6480         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6481         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6482                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6483 }
6484 #else
6485 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6486 {
6487         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6488         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6489         unsigned long flags;
6490
6491         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6492         update_rq_clock(rq);
6493         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6494         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6495 }
6496
6497 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6498 {
6499         return p->se.avg.load_avg;
6500 }
6501 #endif
6502
6503 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6504
6505 /*
6506  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6507  */
6508 struct sg_lb_stats {
6509         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6510         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6511         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6512         unsigned long load_per_task;
6513         unsigned long group_capacity;
6514         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6515         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6516         unsigned int idle_cpus;
6517         unsigned int group_weight;
6518         enum group_type group_type;
6519         int group_no_capacity;
6520         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6521 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6522         unsigned int nr_numa_running;
6523         unsigned int nr_preferred_running;
6524 #endif
6525 };
6526
6527 /*
6528  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6529  *               during load balancing.
6530  */
6531 struct sd_lb_stats {
6532         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6533         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6534         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6535         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6536         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6537
6538         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6539         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6540 };
6541
6542 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6543 {
6544         /*
6545          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6546          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6547          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6548          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6549          */
6550         *sds = (struct sd_lb_stats){
6551                 .busiest = NULL,
6552                 .local = NULL,
6553                 .total_load = 0UL,
6554                 .total_capacity = 0UL,
6555                 .busiest_stat = {
6556                         .avg_load = 0UL,
6557                         .sum_nr_running = 0,
6558                         .group_type = group_other,
6559                 },
6560         };
6561 }
6562
6563 /**
6564  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6565  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6566  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6567  *
6568  * Return: The load index.
6569  */
6570 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6571                                         enum cpu_idle_type idle)
6572 {
6573         int load_idx;
6574
6575         switch (idle) {
6576         case CPU_NOT_IDLE:
6577                 load_idx = sd->busy_idx;
6578                 break;
6579
6580         case CPU_NEWLY_IDLE:
6581                 load_idx = sd->newidle_idx;
6582                 break;
6583         default:
6584                 load_idx = sd->idle_idx;
6585                 break;
6586         }
6587
6588         return load_idx;
6589 }
6590
6591 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6592 {
6593         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6594         u64 total, used, age_stamp, avg;
6595         s64 delta;
6596
6597         /*
6598          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6599          * we read them once before doing sanity checks on them.
6600          */
6601         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6602         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6603         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6604
6605         if (unlikely(delta < 0))
6606                 delta = 0;
6607
6608         total = sched_avg_period() + delta;
6609
6610         used = div_u64(avg, total);
6611
6612         /*
6613          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6614          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6615          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6616          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6617          */
6618         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6619
6620         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6621                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6622
6623         return 1;
6624 }
6625
6626 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6627 {
6628         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6629         mcc->val = 0;
6630         mcc->cpu = -1;
6631 }
6632
6633 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6634 {
6635         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6636         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6637         struct max_cpu_capacity *mcc;
6638         unsigned long max_capacity;
6639         int max_cap_cpu;
6640         unsigned long flags;
6641
6642         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6643
6644         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6645
6646         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6647         max_capacity = mcc->val;
6648         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6649
6650         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6651             (max_capacity < capacity)) {
6652                 mcc->val = capacity;
6653                 mcc->cpu = cpu;
6654 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6655                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6656                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6657                 goto skip_unlock;
6658 #endif
6659         }
6660         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6661
6662 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6663         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6664         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6665
6666         if (!capacity)
6667                 capacity = 1;
6668
6669         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6670         sdg->sgc->capacity = capacity;
6671         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6672 }
6673
6674 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6675 {
6676         struct sched_domain *child = sd->child;
6677         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6678         unsigned long capacity, max_capacity;
6679         unsigned long interval;
6680
6681         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6682         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6683         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6684
6685         if (!child) {
6686                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6687                 return;
6688         }
6689
6690         capacity = 0;
6691         max_capacity = 0;
6692
6693         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6694                 /*
6695                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6696                  * span the current group.
6697                  */
6698
6699                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6700                         struct sched_group_capacity *sgc;
6701                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6702
6703                         /*
6704                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6705                          * gets here before we've attached the domains to the
6706                          * runqueues.
6707                          *
6708                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6709                          * in update_cpu_capacity().
6710                          *
6711                          * This avoids capacity from being 0 and
6712                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6713                          */
6714                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6715                                 capacity += capacity_of(cpu);
6716                         } else {
6717                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6718                                 capacity += sgc->capacity;
6719                         }
6720
6721                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6722                 }
6723         } else  {
6724                 /*
6725                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6726                  * span the current group.
6727                  */ 
6728
6729                 group = child->groups;
6730                 do {
6731                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6732
6733                         capacity += sgc->capacity;
6734                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6735                         group = group->next;
6736                 } while (group != child->groups);
6737         }
6738
6739         sdg->sgc->capacity = capacity;
6740         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6741 }
6742
6743 /*
6744  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6745  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6746  * Return true is the capacity is reduced
6747  */
6748 static inline int
6749 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6750 {
6751         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6752                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6753 }
6754
6755 /*
6756  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6757  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6758  *
6759  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6760  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6761  * Something like:
6762  *
6763  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6764  *              *     * * *
6765  *
6766  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6767  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6768  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6769  *
6770  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6771  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6772  * moving tasks due to affinity constraints.
6773  *
6774  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6775  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6776  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6777  * to create an effective group imbalance.
6778  *
6779  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6780  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6781  * subtle and fragile situation.
6782  */
6783
6784 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6785 {
6786         return group->sgc->imbalance;
6787 }
6788
6789 /*
6790  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6791  * be used by some tasks.
6792  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6793  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6794  * available capacity for CFS tasks.
6795  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6796  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6797  * capacity in meaningful for the load balancer.
6798  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6799  * any benefit for the load balance.
6800  */
6801 static inline bool
6802 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6803 {
6804         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6805                 return true;
6806
6807         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6808                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6809                 return true;
6810
6811         return false;
6812 }
6813
6814 /*
6815  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6816  *  handle.
6817  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6818  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6819  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6820  *  false.
6821  */
6822 static inline bool
6823 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6824 {
6825         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6826                 return false;
6827
6828         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6829                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6830                 return true;
6831
6832         return false;
6833 }
6834
6835
6836 /*
6837  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
6838  * per-cpu capacity than sched_group ref.
6839  */
6840 static inline bool
6841 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
6842 {
6843         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
6844                                                         ref->sgc->max_capacity;
6845 }
6846
6847 static inline enum
6848 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6849                           struct sg_lb_stats *sgs)
6850 {
6851         if (sgs->group_no_capacity)
6852                 return group_overloaded;
6853
6854         if (sg_imbalanced(group))
6855                 return group_imbalanced;
6856
6857         if (sgs->group_misfit_task)
6858                 return group_misfit_task;
6859
6860         return group_other;
6861 }
6862
6863 /**
6864  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6865  * @env: The load balancing environment.
6866  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6867  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6868  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6869  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6870  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6871  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
6872  */
6873 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6874                         struct sched_group *group, int load_idx,
6875                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6876                         bool *overload, bool *overutilized)
6877 {
6878         unsigned long load;
6879         int i;
6880
6881         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6882
6883         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6884                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6885
6886                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6887                 if (local_group)
6888                         load = target_load(i, load_idx);
6889                 else
6890                         load = source_load(i, load_idx);
6891
6892                 sgs->group_load += load;
6893                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6894                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6895
6896                 if (rq->nr_running > 1)
6897                         *overload = true;
6898
6899 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6900                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6901                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6902 #endif
6903                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6904                 if (idle_cpu(i))
6905                         sgs->idle_cpus++;
6906
6907                 if (cpu_overutilized(i)) {
6908                         *overutilized = true;
6909                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
6910                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
6911                 }
6912         }
6913
6914         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6915         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6916         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6917
6918         if (sgs->sum_nr_running)
6919                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6920
6921         sgs->group_weight = group->group_weight;
6922
6923         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6924         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6925 }
6926
6927 /**
6928  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6929  * @env: The load balancing environment.
6930  * @sds: sched_domain statistics
6931  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6932  * @sgs: sched_group statistics
6933  *
6934  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6935  * busiest group.
6936  *
6937  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6938  * busiest group. %false otherwise.
6939  */
6940 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6941                                    struct sd_lb_stats *sds,
6942                                    struct sched_group *sg,
6943                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6944 {
6945         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6946
6947         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6948                 return true;
6949
6950         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6951                 return false;
6952
6953         /*
6954          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
6955          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
6956          */
6957         if (sgs->group_type == group_other &&
6958             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
6959                 return false;
6960
6961         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6962                 return false;
6963
6964         /*
6965          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
6966          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
6967          */
6968         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
6969             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
6970                 return false;
6971
6972         /* This is the busiest node in its class. */
6973         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6974                 return true;
6975
6976         /*
6977          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6978          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6979          * higher than ourself as busy.
6980          */
6981         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6982                 if (!sds->busiest)
6983                         return true;
6984
6985                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6986                         return true;
6987         }
6988
6989         return false;
6990 }
6991
6992 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6993 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6994 {
6995         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6996                 return regular;
6997         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6998                 return remote;
6999         return all;
7000 }
7001
7002 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7003 {
7004         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7005                 return regular;
7006         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7007                 return remote;
7008         return all;
7009 }
7010 #else
7011 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7012 {
7013         return all;
7014 }
7015
7016 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7017 {
7018         return regular;
7019 }
7020 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7021
7022 /**
7023  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7024  * @env: The load balancing environment.
7025  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7026  */
7027 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7028 {
7029         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7030         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7031         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7032         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7033         bool overload = false, overutilized = false;
7034
7035         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7036                 prefer_sibling = 1;
7037
7038         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7039
7040         do {
7041                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7042                 int local_group;
7043
7044                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7045                 if (local_group) {
7046                         sds->local = sg;
7047                         sgs = &sds->local_stat;
7048
7049                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7050                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7051                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7052                 }
7053
7054                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7055                                                 &overload, &overutilized);
7056
7057                 if (local_group)
7058                         goto next_group;
7059
7060                 /*
7061                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7062                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7063                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7064                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7065                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7066                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7067                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7068                  * the tasks on the system).
7069                  */
7070                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7071                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7072                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7073                         sgs->group_no_capacity = 1;
7074                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7075                 }
7076
7077                 /*
7078                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7079                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7080                  */
7081                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7082                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7083                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7084                         sgs->group_type = group_other;
7085
7086                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7087                         sds->busiest = sg;
7088                         sds->busiest_stat = *sgs;
7089                 }
7090
7091 next_group:
7092                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7093                 sds->total_load += sgs->group_load;
7094                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7095
7096                 sg = sg->next;
7097         } while (sg != env->sd->groups);
7098
7099         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7100                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7101
7102         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7103
7104         if (!env->sd->parent) {
7105                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7106                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7107                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7108
7109                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7110                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7111                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7112         } else {
7113                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7114                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7115         }
7116 }
7117
7118 /**
7119  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7120  *                      sched doman.
7121  *
7122  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7123  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7124  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7125  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7126  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7127  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7128  *
7129  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7130  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7131  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7132  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7133  * number.
7134  *
7135  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7136  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7137  *
7138  * @env: The load balancing environment.
7139  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7140  */
7141 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7142 {
7143         int busiest_cpu;
7144
7145         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7146                 return 0;
7147
7148         if (!sds->busiest)
7149                 return 0;
7150
7151         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7152         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7153                 return 0;
7154
7155         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7156                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7157                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7158
7159         return 1;
7160 }
7161
7162 /**
7163  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7164  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7165  *                      load balancing.
7166  * @env: The load balancing environment.
7167  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7168  */
7169 static inline
7170 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7171 {
7172         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7173         unsigned int imbn = 2;
7174         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7175         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7176
7177         local = &sds->local_stat;
7178         busiest = &sds->busiest_stat;
7179
7180         if (!local->sum_nr_running)
7181                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7182         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7183                 imbn = 1;
7184
7185         scaled_busy_load_per_task =
7186                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7187                 busiest->group_capacity;
7188
7189         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7190             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7191                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7192                 return;
7193         }
7194
7195         /*
7196          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7197          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7198          * moving them.
7199          */
7200
7201         capa_now += busiest->group_capacity *
7202                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7203         capa_now += local->group_capacity *
7204                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7205         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7206
7207         /* Amount of load we'd subtract */
7208         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7209                 capa_move += busiest->group_capacity *
7210                             min(busiest->load_per_task,
7211                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7212         }
7213
7214         /* Amount of load we'd add */
7215         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7216             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7217                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7218                       local->group_capacity;
7219         } else {
7220                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7221                       local->group_capacity;
7222         }
7223         capa_move += local->group_capacity *
7224                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7225         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7226
7227         /* Move if we gain throughput */
7228         if (capa_move > capa_now)
7229                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7230 }
7231
7232 /**
7233  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7234  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7235  * @env: load balance environment
7236  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7237  */
7238 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7239 {
7240         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7241         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7242
7243         local = &sds->local_stat;
7244         busiest = &sds->busiest_stat;
7245
7246         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7247                 /*
7248                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7249                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7250                  */
7251                 busiest->load_per_task =
7252                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7253         }
7254
7255         /*
7256          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7257          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7258          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7259          */
7260         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7261             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7262                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7263                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7264                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7265                         return;
7266                 }
7267
7268                 /*
7269                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7270                  * cycles to maximize throughput
7271                  */
7272                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7273                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7274                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7275                         return;
7276                 }
7277
7278                 env->imbalance = 0;
7279                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7280         }
7281
7282         /*
7283          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7284          */
7285         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7286             local->group_type   == group_overloaded) {
7287                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7288                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7289                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7290                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7291                 else
7292                         load_above_capacity = ~0UL;
7293         }
7294
7295         /*
7296          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7297          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7298          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7299          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7300          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7301          * for the minimum possible imbalance.
7302          */
7303         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7304
7305         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7306         env->imbalance = min(
7307                 max_pull * busiest->group_capacity,
7308                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7309         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7310
7311         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7312         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7313                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7314                                      busiest->group_misfit_task);
7315
7316         /*
7317          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7318          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7319          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7320          * moved
7321          */
7322         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7323                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7324 }
7325
7326 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7327
7328 /**
7329  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7330  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7331  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7332  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7333  * such a group exists.
7334  *
7335  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7336  * to restore balance.
7337  *
7338  * @env: The load balancing environment.
7339  *
7340  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7341  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7342  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7343  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7344  */
7345 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7346 {
7347         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7348         struct sd_lb_stats sds;
7349
7350         init_sd_lb_stats(&sds);
7351
7352         /*
7353          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7354          * this level.
7355          */
7356         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7357
7358         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7359                 goto out_balanced;
7360
7361         local = &sds.local_stat;
7362         busiest = &sds.busiest_stat;
7363
7364         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7365         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7366             check_asym_packing(env, &sds))
7367                 return sds.busiest;
7368
7369         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7370         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7371                 goto out_balanced;
7372
7373         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7374                                                 / sds.total_capacity;
7375
7376         /*
7377          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7378          * work because they assume all things are equal, which typically
7379          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7380          */
7381         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7382                 goto force_balance;
7383
7384         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7385         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7386             busiest->group_no_capacity)
7387                 goto force_balance;
7388
7389         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7390         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7391                 goto force_balance;
7392         }
7393
7394         /*
7395          * If the local group is busier than the selected busiest group
7396          * don't try and pull any tasks.
7397          */
7398         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7399                 goto out_balanced;
7400
7401         /*
7402          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7403          * average load.
7404          */
7405         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7406                 goto out_balanced;
7407
7408         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7409                 /*
7410                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7411                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7412                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7413                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7414                  * might end up to just move the imbalance on another group
7415                  */
7416                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7417                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7418                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7419                         goto out_balanced;
7420         } else {
7421                 /*
7422                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7423                  * imbalance_pct to be conservative.
7424                  */
7425                 if (100 * busiest->avg_load <=
7426                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7427                         goto out_balanced;
7428         }
7429
7430 force_balance:
7431         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7432         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7433         calculate_imbalance(env, &sds);
7434         return sds.busiest;
7435
7436 out_balanced:
7437         env->imbalance = 0;
7438         return NULL;
7439 }
7440
7441 /*
7442  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7443  */
7444 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7445                                      struct sched_group *group)
7446 {
7447         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7448         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7449         int i;
7450
7451         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7452                 unsigned long capacity, wl;
7453                 enum fbq_type rt;
7454
7455                 rq = cpu_rq(i);
7456                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7457
7458                 /*
7459                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7460                  *  - regular: there are !numa tasks
7461                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7462                  *  - all:     there is no distinction
7463                  *
7464                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7465                  * ignore those when there's better options.
7466                  *
7467                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7468                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7469                  * queue by moving tasks around inside the node.
7470                  *
7471                  * If we cannot move enough load due to this classification
7472                  * the next pass will adjust the group classification and
7473                  * allow migration of more tasks.
7474                  *
7475                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7476                  */
7477                 if (rt > env->fbq_type)
7478                         continue;
7479
7480                 capacity = capacity_of(i);
7481
7482                 wl = weighted_cpuload(i);
7483
7484                 /*
7485                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7486                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7487                  */
7488
7489                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7490                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7491                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7492                         continue;
7493
7494                 /*
7495                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7496                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7497                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7498                  * potentially running at a lower capacity.
7499                  *
7500                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7501                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7502                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7503                  * our previous maximum.
7504                  */
7505                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7506                         busiest_load = wl;
7507                         busiest_capacity = capacity;
7508                         busiest = rq;
7509                 }
7510         }
7511
7512         return busiest;
7513 }
7514
7515 /*
7516  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7517  * so long as it is large enough.
7518  */
7519 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7520
7521 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7522 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7523
7524 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7525 {
7526         struct sched_domain *sd = env->sd;
7527
7528         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7529
7530                 /*
7531                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7532                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7533                  * lowest numbered CPUs.
7534                  */
7535                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7536                         return 1;
7537         }
7538
7539         /*
7540          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7541          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7542          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7543          * available on dst_cpu.
7544          */
7545         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7546             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7547                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7548                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7549                         return 1;
7550         }
7551
7552         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7553                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7554                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7555                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7556                         return 1;
7557         }
7558
7559         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7560 }
7561
7562 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7563
7564 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7565 {
7566         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7567         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7568         int cpu, balance_cpu = -1;
7569
7570         /*
7571          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7572          * to do the newly idle load balance.
7573          */
7574         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7575                 return 1;
7576
7577         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7578         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7579         /* Try to find first idle cpu */
7580         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7581                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7582                         continue;
7583
7584                 balance_cpu = cpu;
7585                 break;
7586         }
7587
7588         if (balance_cpu == -1)
7589                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7590
7591         /*
7592          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7593          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7594          */
7595         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7596 }
7597
7598 /*
7599  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7600  * tasks if there is an imbalance.
7601  */
7602 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7603                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7604                         int *continue_balancing)
7605 {
7606         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7607         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7608         struct sched_group *group;
7609         struct rq *busiest;
7610         unsigned long flags;
7611         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7612
7613         struct lb_env env = {
7614                 .sd             = sd,
7615                 .dst_cpu        = this_cpu,
7616                 .dst_rq         = this_rq,
7617                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7618                 .idle           = idle,
7619                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7620                 .cpus           = cpus,
7621                 .fbq_type       = all,
7622                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7623         };
7624
7625         /*
7626          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7627          * other cpus in our group
7628          */
7629         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7630                 env.dst_grpmask = NULL;
7631
7632         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7633
7634         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7635
7636 redo:
7637         if (!should_we_balance(&env)) {
7638                 *continue_balancing = 0;
7639                 goto out_balanced;
7640         }
7641
7642         group = find_busiest_group(&env);
7643         if (!group) {
7644                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7645                 goto out_balanced;
7646         }
7647
7648         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7649         if (!busiest) {
7650                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7651                 goto out_balanced;
7652         }
7653
7654         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7655
7656         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7657
7658         env.src_cpu = busiest->cpu;
7659         env.src_rq = busiest;
7660
7661         ld_moved = 0;
7662         if (busiest->nr_running > 1) {
7663                 /*
7664                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7665                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7666                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7667                  * correctly treated as an imbalance.
7668                  */
7669                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7670                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7671
7672 more_balance:
7673                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7674
7675                 /*
7676                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7677                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7678                  */
7679                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7680                 /*
7681                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7682                  */
7683                 if (cur_ld_moved)
7684                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7685
7686                 /*
7687                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7688                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7689                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7690                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7691                  * See task_rq_lock() family for the details.
7692                  */
7693
7694                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7695
7696                 if (cur_ld_moved) {
7697                         attach_tasks(&env);
7698                         ld_moved += cur_ld_moved;
7699                 }
7700
7701                 local_irq_restore(flags);
7702
7703                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7704                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7705                         goto more_balance;
7706                 }
7707
7708                 /*
7709                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7710                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7711                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7712                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7713                  * sched_group.
7714                  *
7715                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7716                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7717                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7718                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7719                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7720                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7721                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7722                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7723                  * This however should not happen so much in practice and
7724                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7725                  * excess load moved.
7726                  */
7727                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7728
7729                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7730                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7731
7732                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7733                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7734                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7735                         env.loop         = 0;
7736                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7737
7738                         /*
7739                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7740                          * need to continue with same src_cpu.
7741                          */
7742                         goto more_balance;
7743                 }
7744
7745                 /*
7746                  * We failed to reach balance because of affinity.
7747                  */
7748                 if (sd_parent) {
7749                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7750
7751                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7752                                 *group_imbalance = 1;
7753                 }
7754
7755                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7756                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7757                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7758                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7759                                 env.loop = 0;
7760                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7761                                 goto redo;
7762                         }
7763                         goto out_all_pinned;
7764                 }
7765         }
7766
7767         if (!ld_moved) {
7768                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7769                 /*
7770                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7771                  * We do not want newidle balance, which can be very
7772                  * frequent, pollute the failure counter causing
7773                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7774                  */
7775                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7776                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7777                                 sd->nr_balance_failed++;
7778
7779                 if (need_active_balance(&env)) {
7780                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7781
7782                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7783                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7784                          * moved to this_cpu
7785                          */
7786                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7787                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7788                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7789                                                             flags);
7790                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7791                                 goto out_one_pinned;
7792                         }
7793
7794                         /*
7795                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7796                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7797                          * only after active load balance is finished.
7798                          */
7799                         if (!busiest->active_balance) {
7800                                 busiest->active_balance = 1;
7801                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7802                                 active_balance = 1;
7803                         }
7804                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7805
7806                         if (active_balance) {
7807                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7808                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7809                                         &busiest->active_balance_work);
7810                         }
7811
7812                         /*
7813                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7814                          * counter.
7815                          */
7816                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7817                 }
7818         } else
7819                 sd->nr_balance_failed = 0;
7820
7821         if (likely(!active_balance)) {
7822                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7823                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7824         } else {
7825                 /*
7826                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7827                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7828                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7829                  * detach_tasks).
7830                  */
7831                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7832                         sd->balance_interval *= 2;
7833         }
7834
7835         goto out;
7836
7837 out_balanced:
7838         /*
7839          * We reach balance although we may have faced some affinity
7840          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7841          */
7842         if (sd_parent) {
7843                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7844
7845                 if (*group_imbalance)
7846                         *group_imbalance = 0;
7847         }
7848
7849 out_all_pinned:
7850         /*
7851          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7852          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7853          * can try to migrate them.
7854          */
7855         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7856
7857         sd->nr_balance_failed = 0;
7858
7859 out_one_pinned:
7860         /* tune up the balancing interval */
7861         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7862                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7863                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7864                 sd->balance_interval *= 2;
7865
7866         ld_moved = 0;
7867 out:
7868         return ld_moved;
7869 }
7870
7871 static inline unsigned long
7872 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7873 {
7874         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7875
7876         if (cpu_busy)
7877                 interval *= sd->busy_factor;
7878
7879         /* scale ms to jiffies */
7880         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7881         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7882
7883         return interval;
7884 }
7885
7886 static inline void
7887 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7888 {
7889         unsigned long interval, next;
7890
7891         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7892         next = sd->last_balance + interval;
7893
7894         if (time_after(*next_balance, next))
7895                 *next_balance = next;
7896 }
7897
7898 /*
7899  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7900  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7901  */
7902 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7903 {
7904         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7905         int this_cpu = this_rq->cpu;
7906         struct sched_domain *sd;
7907         int pulled_task = 0;
7908         u64 curr_cost = 0;
7909
7910         idle_enter_fair(this_rq);
7911
7912         /*
7913          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7914          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7915          */
7916         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7917
7918         if (!energy_aware() &&
7919             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7920              !this_rq->rd->overload)) {
7921                 rcu_read_lock();
7922                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7923                 if (sd)
7924                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7925                 rcu_read_unlock();
7926
7927                 goto out;
7928         }
7929
7930         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7931
7932         update_blocked_averages(this_cpu);
7933         rcu_read_lock();
7934         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7935                 int continue_balancing = 1;
7936                 u64 t0, domain_cost;
7937
7938                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7939                         continue;
7940
7941                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7942                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7943                         break;
7944                 }
7945
7946                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7947                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7948
7949                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7950                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7951                                                    &continue_balancing);
7952
7953                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7954                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7955                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7956
7957                         curr_cost += domain_cost;
7958                 }
7959
7960                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7961
7962                 /*
7963                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7964                  * now runnable tasks on this rq.
7965                  */
7966                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7967                         break;
7968         }
7969         rcu_read_unlock();
7970
7971         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7972
7973         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7974                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7975
7976         /*
7977          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7978          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7979          * pretend we pulled a task.
7980          */
7981         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7982                 pulled_task = 1;
7983
7984 out:
7985         /* Move the next balance forward */
7986         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7987                 this_rq->next_balance = next_balance;
7988
7989         /* Is there a task of a high priority class? */
7990         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7991                 pulled_task = -1;
7992
7993         if (pulled_task) {
7994                 idle_exit_fair(this_rq);
7995                 this_rq->idle_stamp = 0;
7996         }
7997
7998         return pulled_task;
7999 }
8000
8001 /*
8002  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8003  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8004  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8005  * avoids physical / logical imbalances.
8006  */
8007 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8008 {
8009         struct rq *busiest_rq = data;
8010         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8011         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8012         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8013         struct sched_domain *sd;
8014         struct task_struct *p = NULL;
8015
8016         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8017
8018         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8019         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8020                      !busiest_rq->active_balance))
8021                 goto out_unlock;
8022
8023         /* Is there any task to move? */
8024         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8025                 goto out_unlock;
8026
8027         /*
8028          * This condition is "impossible", if it occurs
8029          * we need to fix it. Originally reported by
8030          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8031          */
8032         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8033
8034         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8035         rcu_read_lock();
8036         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8037                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8038                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8039                                 break;
8040         }
8041
8042         if (likely(sd)) {
8043                 struct lb_env env = {
8044                         .sd             = sd,
8045                         .dst_cpu        = target_cpu,
8046                         .dst_rq         = target_rq,
8047                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8048                         .src_rq         = busiest_rq,
8049                         .idle           = CPU_IDLE,
8050                 };
8051
8052                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8053
8054                 p = detach_one_task(&env);
8055                 if (p) {
8056                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8057                         /*
8058                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8059                          */
8060                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8061                 }
8062                 else
8063                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8064         }
8065         rcu_read_unlock();
8066 out_unlock:
8067         busiest_rq->active_balance = 0;
8068         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8069
8070         if (p)
8071                 attach_one_task(target_rq, p);
8072
8073         local_irq_enable();
8074
8075         return 0;
8076 }
8077
8078 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8079 {
8080         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8081 }
8082
8083 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8084 /*
8085  * idle load balancing details
8086  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8087  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8088  *   load balancing for all the idle CPUs.
8089  */
8090 static struct {
8091         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8092         atomic_t nr_cpus;
8093         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8094 } nohz ____cacheline_aligned;
8095
8096 static inline int find_new_ilb(void)
8097 {
8098         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8099
8100         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8101                 return ilb;
8102
8103         return nr_cpu_ids;
8104 }
8105
8106 /*
8107  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8108  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8109  * CPU (if there is one).
8110  */
8111 static void nohz_balancer_kick(void)
8112 {
8113         int ilb_cpu;
8114
8115         nohz.next_balance++;
8116
8117         ilb_cpu = find_new_ilb();
8118
8119         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8120                 return;
8121
8122         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8123                 return;
8124         /*
8125          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8126          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8127          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8128          * will be run before returning from the IPI.
8129          */
8130         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8131         return;
8132 }
8133
8134 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8135 {
8136         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8137                 /*
8138                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8139                  */
8140                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8141                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8142                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8143                 }
8144                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8145         }
8146 }
8147
8148 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8149 {
8150         struct sched_domain *sd;
8151         int cpu = smp_processor_id();
8152
8153         rcu_read_lock();
8154         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8155
8156         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8157                 goto unlock;
8158         sd->nohz_idle = 0;
8159
8160         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8161 unlock:
8162         rcu_read_unlock();
8163 }
8164
8165 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8166 {
8167         struct sched_domain *sd;
8168         int cpu = smp_processor_id();
8169
8170         rcu_read_lock();
8171         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8172
8173         if (!sd || sd->nohz_idle)
8174                 goto unlock;
8175         sd->nohz_idle = 1;
8176
8177         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8178 unlock:
8179         rcu_read_unlock();
8180 }
8181
8182 /*
8183  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8184  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8185  */
8186 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8187 {
8188         /*
8189          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8190          */
8191         if (!cpu_active(cpu))
8192                 return;
8193
8194         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8195                 return;
8196
8197         /*
8198          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8199          */
8200         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8201                 return;
8202
8203         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8204         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8205         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8206 }
8207
8208 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8209                                         unsigned long action, void *hcpu)
8210 {
8211         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8212         case CPU_DYING:
8213                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8214                 return NOTIFY_OK;
8215         default:
8216                 return NOTIFY_DONE;
8217         }
8218 }
8219 #endif
8220
8221 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8222
8223 /*
8224  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8225  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8226  */
8227 void update_max_interval(void)
8228 {
8229         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8230 }
8231
8232 /*
8233  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8234  * and initiates a balancing operation if so.
8235  *
8236  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8237  */
8238 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8239 {
8240         int continue_balancing = 1;
8241         int cpu = rq->cpu;
8242         unsigned long interval;
8243         struct sched_domain *sd;
8244         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8245         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8246         int update_next_balance = 0;
8247         int need_serialize, need_decay = 0;
8248         u64 max_cost = 0;
8249
8250         update_blocked_averages(cpu);
8251
8252         rcu_read_lock();
8253         for_each_domain(cpu, sd) {
8254                 /*
8255                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8256                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8257                  */
8258                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8259                         sd->max_newidle_lb_cost =
8260                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8261                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8262                         need_decay = 1;
8263                 }
8264                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8265
8266                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8267                         continue;
8268
8269                 /*
8270                  * Stop the load balance at this level. There is another
8271                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8272                  * actively.
8273                  */
8274                 if (!continue_balancing) {
8275                         if (need_decay)
8276                                 continue;
8277                         break;
8278                 }
8279
8280                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8281
8282                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8283                 if (need_serialize) {
8284                         if (!spin_trylock(&balancing))
8285                                 goto out;
8286                 }
8287
8288                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8289                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8290                                 /*
8291                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8292                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8293                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8294                                  */
8295                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8296                         }
8297                         sd->last_balance = jiffies;
8298                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8299                 }
8300                 if (need_serialize)
8301                         spin_unlock(&balancing);
8302 out:
8303                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8304                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8305                         update_next_balance = 1;
8306                 }
8307         }
8308         if (need_decay) {
8309                 /*
8310                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8311                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8312                  */
8313                 rq->max_idle_balance_cost =
8314                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8315         }
8316         rcu_read_unlock();
8317
8318         /*
8319          * next_balance will be updated only when there is a need.
8320          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8321          * updated.
8322          */
8323         if (likely(update_next_balance)) {
8324                 rq->next_balance = next_balance;
8325
8326 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8327                 /*
8328                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8329                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8330                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8331                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8332                  * balance for itself and we need to update the
8333                  * nohz.next_balance accordingly.
8334                  */
8335                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8336                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8337 #endif
8338         }
8339 }
8340
8341 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8342 /*
8343  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8344  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8345  */
8346 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8347 {
8348         int this_cpu = this_rq->cpu;
8349         struct rq *rq;
8350         int balance_cpu;
8351         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8352         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8353         int update_next_balance = 0;
8354
8355         if (idle != CPU_IDLE ||
8356             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8357                 goto end;
8358
8359         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8360                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8361                         continue;
8362
8363                 /*
8364                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8365                  * work being done for other cpus. Next load
8366                  * balancing owner will pick it up.
8367                  */
8368                 if (need_resched())
8369                         break;
8370
8371                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8372
8373                 /*
8374                  * If time for next balance is due,
8375                  * do the balance.
8376                  */
8377                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8378                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8379                         update_rq_clock(rq);
8380                         update_idle_cpu_load(rq);
8381                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8382                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8383                 }
8384
8385                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8386                         next_balance = rq->next_balance;
8387                         update_next_balance = 1;
8388                 }
8389         }
8390
8391         /*
8392          * next_balance will be updated only when there is a need.
8393          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8394          * updated.
8395          */
8396         if (likely(update_next_balance))
8397                 nohz.next_balance = next_balance;
8398 end:
8399         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8400 }
8401
8402 /*
8403  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8404  * of an idle cpu in the system.
8405  *   - This rq has more than one task.
8406  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8407  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8408  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8409  *     multiple busy cpu.
8410  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8411  *     domain span are idle.
8412  */
8413 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8414 {
8415         unsigned long now = jiffies;
8416         struct sched_domain *sd;
8417         struct sched_group_capacity *sgc;
8418         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8419         bool kick = false;
8420
8421         if (unlikely(rq->idle_balance))
8422                 return false;
8423
8424        /*
8425         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8426         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8427         */
8428         set_cpu_sd_state_busy();
8429         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8430
8431         /*
8432          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8433          * balancing.
8434          */
8435         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8436                 return false;
8437
8438         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8439                 return false;
8440
8441         if (rq->nr_running >= 2 &&
8442             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8443                 return true;
8444
8445         rcu_read_lock();
8446         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8447         if (sd && !energy_aware()) {
8448                 sgc = sd->groups->sgc;
8449                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8450
8451                 if (nr_busy > 1) {
8452                         kick = true;
8453                         goto unlock;
8454                 }
8455
8456         }
8457
8458         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8459         if (sd) {
8460                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8461                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8462                         kick = true;
8463                         goto unlock;
8464                 }
8465         }
8466
8467         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8468         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8469                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8470                 kick = true;
8471                 goto unlock;
8472         }
8473
8474 unlock:
8475         rcu_read_unlock();
8476         return kick;
8477 }
8478 #else
8479 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8480 #endif
8481
8482 /*
8483  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8484  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8485  */
8486 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8487 {
8488         struct rq *this_rq = this_rq();
8489         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8490                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8491
8492         /*
8493          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8494          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8495          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8496          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8497          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8498          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8499          */
8500         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8501         rebalance_domains(this_rq, idle);
8502 }
8503
8504 /*
8505  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8506  */
8507 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8508 {
8509         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8510         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8511                 return;
8512
8513         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8514                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8515 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8516         if (nohz_kick_needed(rq))
8517                 nohz_balancer_kick();
8518 #endif
8519 }
8520
8521 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8522 {
8523         update_sysctl();
8524
8525         update_runtime_enabled(rq);
8526 }
8527
8528 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8529 {
8530         update_sysctl();
8531
8532         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8533         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8534 }
8535
8536 #endif /* CONFIG_SMP */
8537
8538 /*
8539  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8540  */
8541 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8542 {
8543         struct cfs_rq *cfs_rq;
8544         struct sched_entity *se = &curr->se;
8545
8546         for_each_sched_entity(se) {
8547                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8548                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8549         }
8550
8551         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8552                 task_tick_numa(rq, curr);
8553
8554         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8555                 rq->rd->overutilized = true;
8556
8557         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8558 }
8559
8560 /*
8561  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8562  *  - child not yet on the tasklist
8563  *  - preemption disabled
8564  */
8565 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8566 {
8567         struct cfs_rq *cfs_rq;
8568         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8569         int this_cpu = smp_processor_id();
8570         struct rq *rq = this_rq();
8571         unsigned long flags;
8572
8573         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8574
8575         update_rq_clock(rq);
8576
8577         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8578         curr = cfs_rq->curr;
8579
8580         /*
8581          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8582          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8583          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8584          * of child point to valid ones.
8585          */
8586         rcu_read_lock();
8587         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8588         rcu_read_unlock();
8589
8590         update_curr(cfs_rq);
8591
8592         if (curr)
8593                 se->vruntime = curr->vruntime;
8594         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8595
8596         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8597                 /*
8598                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8599                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8600                  */
8601                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8602                 resched_curr(rq);
8603         }
8604
8605         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8606
8607         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8608 }
8609
8610 /*
8611  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8612  * the current task.
8613  */
8614 static void
8615 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8616 {
8617         if (!task_on_rq_queued(p))
8618                 return;
8619
8620         /*
8621          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8622          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8623          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8624          */
8625         if (rq->curr == p) {
8626                 if (p->prio > oldprio)
8627                         resched_curr(rq);
8628         } else
8629                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8630 }
8631
8632 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8633 {
8634         struct sched_entity *se = &p->se;
8635
8636         /*
8637          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8638          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8639          * vruntime.
8640          */
8641         if (p->on_rq)
8642                 return true;
8643
8644         /*
8645          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8646          * But there are some cases where it has already been normalized:
8647          *
8648          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8649          *   wake_up_new_task().
8650          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8651          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8652          */
8653         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8654                 return true;
8655
8656         return false;
8657 }
8658
8659 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8660 {
8661         struct sched_entity *se = &p->se;
8662         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8663
8664         if (!vruntime_normalized(p)) {
8665                 /*
8666                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8667                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8668                  */
8669                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8670                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8671         }
8672
8673         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8674         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8675 }
8676
8677 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8678 {
8679         struct sched_entity *se = &p->se;
8680         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8681
8682 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8683         /*
8684          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8685          * class maintain depth value), reset depth properly.
8686          */
8687         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8688 #endif
8689
8690         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8691         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8692
8693         if (!vruntime_normalized(p))
8694                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8695 }
8696
8697 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8698 {
8699         detach_task_cfs_rq(p);
8700 }
8701
8702 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8703 {
8704         attach_task_cfs_rq(p);
8705
8706         if (task_on_rq_queued(p)) {
8707                 /*
8708                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8709                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8710                  * if we can still preempt the current task.
8711                  */
8712                 if (rq->curr == p)
8713                         resched_curr(rq);
8714                 else
8715                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8716         }
8717 }
8718
8719 /* Account for a task changing its policy or group.
8720  *
8721  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8722  * migrates between groups/classes.
8723  */
8724 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8725 {
8726         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8727
8728         for_each_sched_entity(se) {
8729                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8730
8731                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8732                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8733                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8734         }
8735 }
8736
8737 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8738 {
8739         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8740         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8741 #ifndef CONFIG_64BIT
8742         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8743 #endif
8744 #ifdef CONFIG_SMP
8745         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8746         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8747 #endif
8748 }
8749
8750 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8751 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8752 {
8753         detach_task_cfs_rq(p);
8754         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8755
8756 #ifdef CONFIG_SMP
8757         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8758         p->se.avg.last_update_time = 0;
8759 #endif
8760         attach_task_cfs_rq(p);
8761 }
8762
8763 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8764 {
8765         int i;
8766
8767         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8768
8769         for_each_possible_cpu(i) {
8770                 if (tg->cfs_rq)
8771                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8772                 if (tg->se) {
8773                         if (tg->se[i])
8774                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8775                         kfree(tg->se[i]);
8776                 }
8777         }
8778
8779         kfree(tg->cfs_rq);
8780         kfree(tg->se);
8781 }
8782
8783 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8784 {
8785         struct cfs_rq *cfs_rq;
8786         struct sched_entity *se;
8787         int i;
8788
8789         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8790         if (!tg->cfs_rq)
8791                 goto err;
8792         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8793         if (!tg->se)
8794                 goto err;
8795
8796         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8797
8798         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8799
8800         for_each_possible_cpu(i) {
8801                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8802                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8803                 if (!cfs_rq)
8804                         goto err;
8805
8806                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8807                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8808                 if (!se)
8809                         goto err_free_rq;
8810
8811                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8812                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8813                 init_entity_runnable_average(se);
8814         }
8815
8816         return 1;
8817
8818 err_free_rq:
8819         kfree(cfs_rq);
8820 err:
8821         return 0;
8822 }
8823
8824 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8825 {
8826         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8827         unsigned long flags;
8828
8829         /*
8830         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8831         * check on_list without danger of it being re-added.
8832         */
8833         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8834                 return;
8835
8836         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8837         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8838         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8839 }
8840
8841 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8842                         struct sched_entity *se, int cpu,
8843                         struct sched_entity *parent)
8844 {
8845         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8846
8847         cfs_rq->tg = tg;
8848         cfs_rq->rq = rq;
8849         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8850
8851         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8852         tg->se[cpu] = se;
8853
8854         /* se could be NULL for root_task_group */
8855         if (!se)
8856                 return;
8857
8858         if (!parent) {
8859                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8860                 se->depth = 0;
8861         } else {
8862                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8863                 se->depth = parent->depth + 1;
8864         }
8865
8866         se->my_q = cfs_rq;
8867         /* guarantee group entities always have weight */
8868         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8869         se->parent = parent;
8870 }
8871
8872 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8873
8874 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8875 {
8876         int i;
8877         unsigned long flags;
8878
8879         /*
8880          * We can't change the weight of the root cgroup.
8881          */
8882         if (!tg->se[0])
8883                 return -EINVAL;
8884
8885         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8886
8887         mutex_lock(&shares_mutex);
8888         if (tg->shares == shares)
8889                 goto done;
8890
8891         tg->shares = shares;
8892         for_each_possible_cpu(i) {
8893                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8894                 struct sched_entity *se;
8895
8896                 se = tg->se[i];
8897                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8898                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8899
8900                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8901                 update_rq_clock(rq);
8902                 for_each_sched_entity(se)
8903                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8904                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8905         }
8906
8907 done:
8908         mutex_unlock(&shares_mutex);
8909         return 0;
8910 }
8911 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8912
8913 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8914
8915 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8916 {
8917         return 1;
8918 }
8919
8920 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8921
8922 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8923
8924
8925 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8926 {
8927         struct sched_entity *se = &task->se;
8928         unsigned int rr_interval = 0;
8929
8930         /*
8931          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8932          * idle runqueue:
8933          */
8934         if (rq->cfs.load.weight)
8935                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8936
8937         return rr_interval;
8938 }
8939
8940 /*
8941  * All the scheduling class methods:
8942  */
8943 const struct sched_class fair_sched_class = {
8944         .next                   = &idle_sched_class,
8945         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8946         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8947         .yield_task             = yield_task_fair,
8948         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8949
8950         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8951
8952         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8953         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8954
8955 #ifdef CONFIG_SMP
8956         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8957         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8958
8959         .rq_online              = rq_online_fair,
8960         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8961
8962         .task_waking            = task_waking_fair,
8963         .task_dead              = task_dead_fair,
8964         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8965 #endif
8966
8967         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8968         .task_tick              = task_tick_fair,
8969         .task_fork              = task_fork_fair,
8970
8971         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8972         .switched_from          = switched_from_fair,
8973         .switched_to            = switched_to_fair,
8974
8975         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8976
8977         .update_curr            = update_curr_fair,
8978
8979 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8980         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8981 #endif
8982 };
8983
8984 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8985 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8986 {
8987         struct cfs_rq *cfs_rq;
8988
8989         rcu_read_lock();
8990         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8991                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8992         rcu_read_unlock();
8993 }
8994
8995 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8996 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8997 {
8998         int node;
8999         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9000
9001         for_each_online_node(node) {
9002                 if (p->numa_faults) {
9003                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9004                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9005                 }
9006                 if (p->numa_group) {
9007                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9008                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9009                 }
9010                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9011         }
9012 }
9013 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9014 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9015
9016 __init void init_sched_fair_class(void)
9017 {
9018 #ifdef CONFIG_SMP
9019         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9020
9021 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9022         nohz.next_balance = jiffies;
9023         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9024         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9025 #endif
9026 #endif /* SMP */
9027
9028 }