sched/tune: add support to compute normalized energy
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37 #include "tune.h"
38
39 /*
40  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
41  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  */
51 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
53
54 /*
55  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
56  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
57  *
58  * Options are:
59  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
61  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
62  */
63 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
64         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
65
66 /*
67  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
68  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
69  */
70 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
72
73 /*
74  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
75  */
76 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
77
78 /*
79  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
80  * parent will (try to) run first.
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
83
84 /*
85  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
86  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
87  *
88  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
89  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
90  * have immediate wakeup/sleep latencies.
91  */
92 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
94
95 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
96
97 /*
98  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
99  * distribution.
100  * (default: 10msec)
101  */
102 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
103
104 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
105 /*
106  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
107  * each time a cfs_rq requests quota.
108  *
109  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
110  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
111  * we will always only issue the remaining available time.
112  *
113  * default: 5 msec, units: microseconds
114   */
115 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
116 #endif
117
118 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
119 {
120         lw->weight += inc;
121         lw->inv_weight = 0;
122 }
123
124 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
125 {
126         lw->weight -= dec;
127         lw->inv_weight = 0;
128 }
129
130 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
131 {
132         lw->weight = w;
133         lw->inv_weight = 0;
134 }
135
136 /*
137  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
138  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
139  * to users decreases. But the relationship is not linear,
140  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
141  * number of CPUs.
142  *
143  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
144  */
145 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
146 {
147         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
148         unsigned int factor;
149
150         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
151         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
152                 factor = 1;
153                 break;
154         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
155                 factor = cpus;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
158         default:
159                 factor = 1 + ilog2(cpus);
160                 break;
161         }
162
163         return factor;
164 }
165
166 static void update_sysctl(void)
167 {
168         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
169
170 #define SET_SYSCTL(name) \
171         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
172         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
173         SET_SYSCTL(sched_latency);
174         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
175 #undef SET_SYSCTL
176 }
177
178 void sched_init_granularity(void)
179 {
180         update_sysctl();
181 }
182
183 #define WMULT_CONST     (~0U)
184 #define WMULT_SHIFT     32
185
186 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
187 {
188         unsigned long w;
189
190         if (likely(lw->inv_weight))
191                 return;
192
193         w = scale_load_down(lw->weight);
194
195         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
196                 lw->inv_weight = 1;
197         else if (unlikely(!w))
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
199         else
200                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
201 }
202
203 /*
204  * delta_exec * weight / lw.weight
205  *   OR
206  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
207  *
208  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
209  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
210  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
211  *
212  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
213  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
214  */
215 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
216 {
217         u64 fact = scale_load_down(weight);
218         int shift = WMULT_SHIFT;
219
220         __update_inv_weight(lw);
221
222         if (unlikely(fact >> 32)) {
223                 while (fact >> 32) {
224                         fact >>= 1;
225                         shift--;
226                 }
227         }
228
229         /* hint to use a 32x32->64 mul */
230         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
231
232         while (fact >> 32) {
233                 fact >>= 1;
234                 shift--;
235         }
236
237         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
238 }
239
240
241 const struct sched_class fair_sched_class;
242
243 /**************************************************************
244  * CFS operations on generic schedulable entities:
245  */
246
247 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
248
249 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
250 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
251 {
252         return cfs_rq->rq;
253 }
254
255 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
256 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
261         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
262 #endif
263         return container_of(se, struct task_struct, se);
264 }
265
266 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
267 #define for_each_sched_entity(se) \
268                 for (; se; se = se->parent)
269
270 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
271 {
272         return p->se.cfs_rq;
273 }
274
275 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
276 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
277 {
278         return se->cfs_rq;
279 }
280
281 /* runqueue "owned" by this group */
282 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
283 {
284         return grp->my_q;
285 }
286
287 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
288 {
289         if (!cfs_rq->on_list) {
290                 /*
291                  * Ensure we either appear before our parent (if already
292                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
293                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
294                  * reduces this to two cases.
295                  */
296                 if (cfs_rq->tg->parent &&
297                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
298                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
299                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
300                 } else {
301                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
302                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
303                 }
304
305                 cfs_rq->on_list = 1;
306         }
307 }
308
309 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
310 {
311         if (cfs_rq->on_list) {
312                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
313                 cfs_rq->on_list = 0;
314         }
315 }
316
317 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
318 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
319         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
320
321 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
322 static inline struct cfs_rq *
323 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
324 {
325         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
326                 return se->cfs_rq;
327
328         return NULL;
329 }
330
331 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
332 {
333         return se->parent;
334 }
335
336 static void
337 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
338 {
339         int se_depth, pse_depth;
340
341         /*
342          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
343          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
344          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
345          * parent.
346          */
347
348         /* First walk up until both entities are at same depth */
349         se_depth = (*se)->depth;
350         pse_depth = (*pse)->depth;
351
352         while (se_depth > pse_depth) {
353                 se_depth--;
354                 *se = parent_entity(*se);
355         }
356
357         while (pse_depth > se_depth) {
358                 pse_depth--;
359                 *pse = parent_entity(*pse);
360         }
361
362         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
363                 *se = parent_entity(*se);
364                 *pse = parent_entity(*pse);
365         }
366 }
367
368 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
369
370 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
371 {
372         return container_of(se, struct task_struct, se);
373 }
374
375 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
376 {
377         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
378 }
379
380 #define entity_is_task(se)      1
381
382 #define for_each_sched_entity(se) \
383                 for (; se; se = NULL)
384
385 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
386 {
387         return &task_rq(p)->cfs;
388 }
389
390 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
391 {
392         struct task_struct *p = task_of(se);
393         struct rq *rq = task_rq(p);
394
395         return &rq->cfs;
396 }
397
398 /* runqueue "owned" by this group */
399 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
400 {
401         return NULL;
402 }
403
404 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
405 {
406 }
407
408 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
413                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
414
415 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
416 {
417         return NULL;
418 }
419
420 static inline void
421 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
422 {
423 }
424
425 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
426
427 static __always_inline
428 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
429
430 /**************************************************************
431  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
432  */
433
434 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
435 {
436         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
437         if (delta > 0)
438                 max_vruntime = vruntime;
439
440         return max_vruntime;
441 }
442
443 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
444 {
445         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
446         if (delta < 0)
447                 min_vruntime = vruntime;
448
449         return min_vruntime;
450 }
451
452 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
453                                 struct sched_entity *b)
454 {
455         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
456 }
457
458 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
459 {
460         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
461
462         if (cfs_rq->curr)
463                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
464
465         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
466                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
467                                                    struct sched_entity,
468                                                    run_node);
469
470                 if (!cfs_rq->curr)
471                         vruntime = se->vruntime;
472                 else
473                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
474         }
475
476         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
477         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
478 #ifndef CONFIG_64BIT
479         smp_wmb();
480         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
481 #endif
482 }
483
484 /*
485  * Enqueue an entity into the rb-tree:
486  */
487 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
488 {
489         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
490         struct rb_node *parent = NULL;
491         struct sched_entity *entry;
492         int leftmost = 1;
493
494         /*
495          * Find the right place in the rbtree:
496          */
497         while (*link) {
498                 parent = *link;
499                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
500                 /*
501                  * We dont care about collisions. Nodes with
502                  * the same key stay together.
503                  */
504                 if (entity_before(se, entry)) {
505                         link = &parent->rb_left;
506                 } else {
507                         link = &parent->rb_right;
508                         leftmost = 0;
509                 }
510         }
511
512         /*
513          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
514          * used):
515          */
516         if (leftmost)
517                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
518
519         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
520         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
521 }
522
523 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
524 {
525         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
526                 struct rb_node *next_node;
527
528                 next_node = rb_next(&se->run_node);
529                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
530         }
531
532         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
533 }
534
535 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
536 {
537         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
538
539         if (!left)
540                 return NULL;
541
542         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
543 }
544
545 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
546 {
547         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
548
549         if (!next)
550                 return NULL;
551
552         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
553 }
554
555 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
556 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
557 {
558         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
559
560         if (!last)
561                 return NULL;
562
563         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
564 }
565
566 /**************************************************************
567  * Scheduling class statistics methods:
568  */
569
570 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
571                 void __user *buffer, size_t *lenp,
572                 loff_t *ppos)
573 {
574         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
575         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
576
577         if (ret || !write)
578                 return ret;
579
580         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
581                                         sysctl_sched_min_granularity);
582
583 #define WRT_SYSCTL(name) \
584         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
585         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
586         WRT_SYSCTL(sched_latency);
587         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
588 #undef WRT_SYSCTL
589
590         return 0;
591 }
592 #endif
593
594 /*
595  * delta /= w
596  */
597 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
598 {
599         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
600                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
601
602         return delta;
603 }
604
605 /*
606  * The idea is to set a period in which each task runs once.
607  *
608  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
609  * this period because otherwise the slices get too small.
610  *
611  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
612  */
613 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
614 {
615         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
616                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
617         else
618                 return sysctl_sched_latency;
619 }
620
621 /*
622  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
623  * proportional to the weight.
624  *
625  * s = p*P[w/rw]
626  */
627 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
628 {
629         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
630
631         for_each_sched_entity(se) {
632                 struct load_weight *load;
633                 struct load_weight lw;
634
635                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
636                 load = &cfs_rq->load;
637
638                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
639                         lw = cfs_rq->load;
640
641                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
642                         load = &lw;
643                 }
644                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
645         }
646         return slice;
647 }
648
649 /*
650  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
651  *
652  * vs = s/w
653  */
654 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
655 {
656         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
657 }
658
659 #ifdef CONFIG_SMP
660 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
661 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
662
663 /*
664  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
665  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
666  * dependent on this value.
667  */
668 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
669 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
670 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
671
672 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
673 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
674 {
675         struct sched_avg *sa = &se->avg;
676
677         sa->last_update_time = 0;
678         /*
679          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
680          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
681          * will definitely be update (after enqueue).
682          */
683         sa->period_contrib = 1023;
684         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
685         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
686         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
687         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
688         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
689 }
690
691 #else
692 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
693 {
694 }
695 #endif
696
697 /*
698  * Update the current task's runtime statistics.
699  */
700 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
701 {
702         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
703         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
704         u64 delta_exec;
705
706         if (unlikely(!curr))
707                 return;
708
709         delta_exec = now - curr->exec_start;
710         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
711                 return;
712
713         curr->exec_start = now;
714
715         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
716                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
717
718         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
719         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
720
721         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
722         update_min_vruntime(cfs_rq);
723
724         if (entity_is_task(curr)) {
725                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
726
727                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
728                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
729                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
730         }
731
732         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
733 }
734
735 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
736 {
737         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
738 }
739
740 static inline void
741 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
742 {
743         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
744 }
745
746 /*
747  * Task is being enqueued - update stats:
748  */
749 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
750 {
751         /*
752          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
753          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
754          */
755         if (se != cfs_rq->curr)
756                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
757 }
758
759 static void
760 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
761 {
762         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
763                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
764         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
765         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
766                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
767 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
768         if (entity_is_task(se)) {
769                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
770                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
771         }
772 #endif
773         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
774 }
775
776 static inline void
777 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
778 {
779         /*
780          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
781          * waiting task:
782          */
783         if (se != cfs_rq->curr)
784                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
785 }
786
787 /*
788  * We are picking a new current task - update its stats:
789  */
790 static inline void
791 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
792 {
793         /*
794          * We are starting a new run period:
795          */
796         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
797 }
798
799 /**************************************************
800  * Scheduling class queueing methods:
801  */
802
803 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
804 /*
805  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
806  * calculated based on the tasks virtual memory size and
807  * numa_balancing_scan_size.
808  */
809 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
810 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
811
812 /* Portion of address space to scan in MB */
813 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
814
815 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
816 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
817
818 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
819 {
820         unsigned long rss = 0;
821         unsigned long nr_scan_pages;
822
823         /*
824          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
825          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
826          * on resident pages
827          */
828         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
829         rss = get_mm_rss(p->mm);
830         if (!rss)
831                 rss = nr_scan_pages;
832
833         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
834         return rss / nr_scan_pages;
835 }
836
837 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
838 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
839
840 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
841 {
842         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
843         unsigned int scan, floor;
844         unsigned int windows = 1;
845
846         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
847                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
848         floor = 1000 / windows;
849
850         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
851         return max_t(unsigned int, floor, scan);
852 }
853
854 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
855 {
856         unsigned int smin = task_scan_min(p);
857         unsigned int smax;
858
859         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
860         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
861         return max(smin, smax);
862 }
863
864 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
865 {
866         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
867         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
868 }
869
870 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
871 {
872         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
873         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
874 }
875
876 struct numa_group {
877         atomic_t refcount;
878
879         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
880         int nr_tasks;
881         pid_t gid;
882
883         struct rcu_head rcu;
884         nodemask_t active_nodes;
885         unsigned long total_faults;
886         /*
887          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
888          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
889          * more by CPU use than by memory faults.
890          */
891         unsigned long *faults_cpu;
892         unsigned long faults[0];
893 };
894
895 /* Shared or private faults. */
896 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
897
898 /* Memory and CPU locality */
899 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
900
901 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
902 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
903
904 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
905 {
906         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
907 }
908
909 /*
910  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
911  * occupy the first half of the array. The second half of the
912  * array is for current counters, which are averaged into the
913  * first set by task_numa_placement.
914  */
915 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
916 {
917         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
918 }
919
920 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
921 {
922         if (!p->numa_faults)
923                 return 0;
924
925         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
926                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
927 }
928
929 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
930 {
931         if (!p->numa_group)
932                 return 0;
933
934         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
935                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
936 }
937
938 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
939 {
940         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
941                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
942 }
943
944 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
945 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
946                                         int maxdist, bool task)
947 {
948         unsigned long score = 0;
949         int node;
950
951         /*
952          * All nodes are directly connected, and the same distance
953          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
954          */
955         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
956                 return 0;
957
958         /*
959          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
960          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
961          */
962         for_each_online_node(node) {
963                 unsigned long faults;
964                 int dist = node_distance(nid, node);
965
966                 /*
967                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
968                  * for placement; nid was already counted.
969                  */
970                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
971                         continue;
972
973                 /*
974                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
975                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
976                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
977                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
978                  * of each group. Skip other nodes.
979                  */
980                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
981                                         dist > maxdist)
982                         continue;
983
984                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
985                 if (task)
986                         faults = task_faults(p, node);
987                 else
988                         faults = group_faults(p, node);
989
990                 /*
991                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
992                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
993                  * directly connected bounce traffic through intermediate
994                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
995                  * The further away a node is, the less the faults count.
996                  * This seems to result in good task placement.
997                  */
998                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
999                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1000                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1001                 }
1002
1003                 score += faults;
1004         }
1005
1006         return score;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1011  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1012  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1013  * evenly spread out between numa nodes.
1014  */
1015 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1016                                         int dist)
1017 {
1018         unsigned long faults, total_faults;
1019
1020         if (!p->numa_faults)
1021                 return 0;
1022
1023         total_faults = p->total_numa_faults;
1024
1025         if (!total_faults)
1026                 return 0;
1027
1028         faults = task_faults(p, nid);
1029         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1030
1031         return 1000 * faults / total_faults;
1032 }
1033
1034 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1035                                          int dist)
1036 {
1037         unsigned long faults, total_faults;
1038
1039         if (!p->numa_group)
1040                 return 0;
1041
1042         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1043
1044         if (!total_faults)
1045                 return 0;
1046
1047         faults = group_faults(p, nid);
1048         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1049
1050         return 1000 * faults / total_faults;
1051 }
1052
1053 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1054                                 int src_nid, int dst_cpu)
1055 {
1056         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1057         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1058         int last_cpupid, this_cpupid;
1059
1060         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1061
1062         /*
1063          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1064          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1065          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1066          *
1067          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1068          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1069          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1070          *
1071          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1072          * same result twice in a row, given these samples are fully
1073          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1074          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1075          *
1076          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1077          * act on an unlikely task<->page relation.
1078          */
1079         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1080         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1081                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1082                 return false;
1083
1084         /* Always allow migrate on private faults */
1085         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1086                 return true;
1087
1088         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1089         if (!ng)
1090                 return true;
1091
1092         /*
1093          * Do not migrate if the destination is not a node that
1094          * is actively used by this numa group.
1095          */
1096         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1097                 return false;
1098
1099         /*
1100          * Source is a node that is not actively used by this
1101          * numa group, while the destination is. Migrate.
1102          */
1103         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1104                 return true;
1105
1106         /*
1107          * Both source and destination are nodes in active
1108          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1109          * by migrating from more heavily used groups, to less
1110          * heavily used ones, spreading the load around.
1111          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1112          */
1113         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1114 }
1115
1116 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1117 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1118 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1119 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1120 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1121
1122 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1123 struct numa_stats {
1124         unsigned long nr_running;
1125         unsigned long load;
1126
1127         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1128         unsigned long compute_capacity;
1129
1130         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1131         unsigned long task_capacity;
1132         int has_free_capacity;
1133 };
1134
1135 /*
1136  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1137  */
1138 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1139 {
1140         int smt, cpu, cpus = 0;
1141         unsigned long capacity;
1142
1143         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1144         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1145                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1146
1147                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1148                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1149                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1150
1151                 cpus++;
1152         }
1153
1154         /*
1155          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1156          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1157          * not find this node attractive.
1158          *
1159          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1160          * imbalance and bail there.
1161          */
1162         if (!cpus)
1163                 return;
1164
1165         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1166         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1167         capacity = cpus / smt; /* cores */
1168
1169         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1170                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1171         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1172 }
1173
1174 struct task_numa_env {
1175         struct task_struct *p;
1176
1177         int src_cpu, src_nid;
1178         int dst_cpu, dst_nid;
1179
1180         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1181
1182         int imbalance_pct;
1183         int dist;
1184
1185         struct task_struct *best_task;
1186         long best_imp;
1187         int best_cpu;
1188 };
1189
1190 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1191                              struct task_struct *p, long imp)
1192 {
1193         if (env->best_task)
1194                 put_task_struct(env->best_task);
1195         if (p)
1196                 get_task_struct(p);
1197
1198         env->best_task = p;
1199         env->best_imp = imp;
1200         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1201 }
1202
1203 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1204                                 struct task_numa_env *env)
1205 {
1206         long imb, old_imb;
1207         long orig_src_load, orig_dst_load;
1208         long src_capacity, dst_capacity;
1209
1210         /*
1211          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1212          *
1213          * src_load        dst_load
1214          * ------------ vs ---------
1215          * src_capacity    dst_capacity
1216          */
1217         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1218         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1219
1220         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1221         if (dst_load < src_load)
1222                 swap(dst_load, src_load);
1223
1224         /* Is the difference below the threshold? */
1225         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1226               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1227         if (imb <= 0)
1228                 return false;
1229
1230         /*
1231          * The imbalance is above the allowed threshold.
1232          * Compare it with the old imbalance.
1233          */
1234         orig_src_load = env->src_stats.load;
1235         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1236
1237         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1238                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1239
1240         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1241                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1242
1243         /* Would this change make things worse? */
1244         return (imb > old_imb);
1245 }
1246
1247 /*
1248  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1249  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1250  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1251  * be exchanged with the source task
1252  */
1253 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1254                               long taskimp, long groupimp)
1255 {
1256         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1257         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1258         struct task_struct *cur;
1259         long src_load, dst_load;
1260         long load;
1261         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1262         long moveimp = imp;
1263         int dist = env->dist;
1264
1265         rcu_read_lock();
1266
1267         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1268         cur = dst_rq->curr;
1269         /*
1270          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1271          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1272          * is safe under RCU read lock.
1273          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1274          * put_task_struct() after the last schedule().
1275          */
1276         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1277                 cur = NULL;
1278         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1279
1280         /*
1281          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1282          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1283          */
1284         if (cur == env->p)
1285                 goto unlock;
1286
1287         /*
1288          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1289          * source and destination node. Calculate the total differential for
1290          * the source task and potential destination task. The more negative
1291          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1292          * be incurred if the tasks were swapped.
1293          */
1294         if (cur) {
1295                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1296                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1297                         goto unlock;
1298
1299                 /*
1300                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1301                  * in any group then look only at task weights.
1302                  */
1303                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1304                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1305                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1306                         /*
1307                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1308                          * tasks within a group over tiny differences.
1309                          */
1310                         if (cur->numa_group)
1311                                 imp -= imp/16;
1312                 } else {
1313                         /*
1314                          * Compare the group weights. If a task is all by
1315                          * itself (not part of a group), use the task weight
1316                          * instead.
1317                          */
1318                         if (cur->numa_group)
1319                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1320                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1321                         else
1322                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1323                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1324                 }
1325         }
1326
1327         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1328                 goto unlock;
1329
1330         if (!cur) {
1331                 /* Is there capacity at our destination? */
1332                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1333                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1334                         goto unlock;
1335
1336                 goto balance;
1337         }
1338
1339         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1340         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1341                         dst_rq->nr_running == 1)
1342                 goto assign;
1343
1344         /*
1345          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1346          */
1347 balance:
1348         load = task_h_load(env->p);
1349         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1350         src_load = env->src_stats.load - load;
1351
1352         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1353                 /*
1354                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1355                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1356                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1357                  * so an actually idle CPU will win.
1358                  */
1359                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1360                         imp = moveimp - 1;
1361                         cur = NULL;
1362                         goto assign;
1363                 }
1364         }
1365
1366         if (imp <= env->best_imp)
1367                 goto unlock;
1368
1369         if (cur) {
1370                 load = task_h_load(cur);
1371                 dst_load -= load;
1372                 src_load += load;
1373         }
1374
1375         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1376                 goto unlock;
1377
1378         /*
1379          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1380          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1381          */
1382         if (!cur)
1383                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1384
1385 assign:
1386         task_numa_assign(env, cur, imp);
1387 unlock:
1388         rcu_read_unlock();
1389 }
1390
1391 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1392                                 long taskimp, long groupimp)
1393 {
1394         int cpu;
1395
1396         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1397                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1398                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1399                         continue;
1400
1401                 env->dst_cpu = cpu;
1402                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1403         }
1404 }
1405
1406 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1407 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1408 {
1409         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1410         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1411
1412         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1413                 return false;
1414
1415         /*
1416          * Only consider a task move if the source has a higher load
1417          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1418          *
1419          *      src->load                dst->load
1420          * --------------------- vs ---------------------
1421          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1422          */
1423         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1424
1425             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1426                 return true;
1427
1428         return false;
1429 }
1430
1431 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1432 {
1433         struct task_numa_env env = {
1434                 .p = p,
1435
1436                 .src_cpu = task_cpu(p),
1437                 .src_nid = task_node(p),
1438
1439                 .imbalance_pct = 112,
1440
1441                 .best_task = NULL,
1442                 .best_imp = 0,
1443                 .best_cpu = -1
1444         };
1445         struct sched_domain *sd;
1446         unsigned long taskweight, groupweight;
1447         int nid, ret, dist;
1448         long taskimp, groupimp;
1449
1450         /*
1451          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1452          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1453          *
1454          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1455          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1456          * to satisfy here.
1457          */
1458         rcu_read_lock();
1459         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1460         if (sd)
1461                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1462         rcu_read_unlock();
1463
1464         /*
1465          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1466          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1467          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1468          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1469          */
1470         if (unlikely(!sd)) {
1471                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1472                 return -EINVAL;
1473         }
1474
1475         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1476         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1477         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1478         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1479         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1480         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1481         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1482         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1483
1484         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1485         if (numa_has_capacity(&env))
1486                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1487
1488         /*
1489          * Look at other nodes in these cases:
1490          * - there is no space available on the preferred_nid
1491          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1492          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1493          *   we need to check other locations.
1494          */
1495         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1496                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1497                 for_each_online_node(nid) {
1498                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1499                                 continue;
1500
1501                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1502                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1503                                                 dist != env.dist) {
1504                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1505                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1506                         }
1507
1508                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1509                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1510                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1511                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1512                                 continue;
1513
1514                         env.dist = dist;
1515                         env.dst_nid = nid;
1516                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1517                         if (numa_has_capacity(&env))
1518                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1519                 }
1520         }
1521
1522         /*
1523          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1524          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1525          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1526          * settle down.
1527          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1528          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1529          */
1530         if (p->numa_group) {
1531                 if (env.best_cpu == -1)
1532                         nid = env.src_nid;
1533                 else
1534                         nid = env.dst_nid;
1535
1536                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1537                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1538         }
1539
1540         /* No better CPU than the current one was found. */
1541         if (env.best_cpu == -1)
1542                 return -EAGAIN;
1543
1544         /*
1545          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1546          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1547          */
1548         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1549
1550         if (env.best_task == NULL) {
1551                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1552                 if (ret != 0)
1553                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1554                 return ret;
1555         }
1556
1557         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1558         if (ret != 0)
1559                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1560         put_task_struct(env.best_task);
1561         return ret;
1562 }
1563
1564 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1565 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1566 {
1567         unsigned long interval = HZ;
1568
1569         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1570         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1571                 return;
1572
1573         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1574         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1575         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1576
1577         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1578         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1579                 return;
1580
1581         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1582         task_numa_migrate(p);
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1587  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1588  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1589  * located.
1590  *
1591  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1592  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1593  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1594  * only removed when they drop below 3/16.
1595  */
1596 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1597 {
1598         unsigned long faults, max_faults = 0;
1599         int nid;
1600
1601         for_each_online_node(nid) {
1602                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1603                 if (faults > max_faults)
1604                         max_faults = faults;
1605         }
1606
1607         for_each_online_node(nid) {
1608                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1609                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1610                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1611                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1612                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1613                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1614         }
1615 }
1616
1617 /*
1618  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1619  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1620  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1621  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1622  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1623  */
1624 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1625 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1626
1627 /*
1628  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1629  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1630  * the page accesses are shared with other processes.
1631  * Otherwise, decrease the scan period.
1632  */
1633 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1634                         unsigned long shared, unsigned long private)
1635 {
1636         unsigned int period_slot;
1637         int ratio;
1638         int diff;
1639
1640         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1641         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1642
1643         /*
1644          * If there were no record hinting faults then either the task is
1645          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1646          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1647          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1648          * node is overloaded. In either case, scan slower
1649          */
1650         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1651                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1652                         p->numa_scan_period << 1);
1653
1654                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1655                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1656
1657                 return;
1658         }
1659
1660         /*
1661          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1662          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1663          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1664          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1665          */
1666         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1667         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1668         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1669                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1670                 if (!slot)
1671                         slot = 1;
1672                 diff = slot * period_slot;
1673         } else {
1674                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1675
1676                 /*
1677                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1678                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1679                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1680                  * speaking the intent is that there is little point
1681                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1682                  * simply bounce migrations uselessly
1683                  */
1684                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1685                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1686         }
1687
1688         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1689                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1690         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1691 }
1692
1693 /*
1694  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1695  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1696  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1697  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1698  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1699  */
1700 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1701 {
1702         u64 runtime, delta, now;
1703         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1704         now = p->se.exec_start;
1705         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1706
1707         if (p->last_task_numa_placement) {
1708                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1709                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1710         } else {
1711                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1712                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1713         }
1714
1715         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1716         p->last_task_numa_placement = now;
1717
1718         return delta;
1719 }
1720
1721 /*
1722  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1723  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1724  * otherwise workloads might not converge.
1725  */
1726 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1727 {
1728         nodemask_t nodes;
1729         int dist;
1730
1731         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1732         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1733                 return nid;
1734
1735         /*
1736          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1737          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1738          * both the node itself, and on nearby nodes.
1739          */
1740         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1741                 unsigned long score, max_score = 0;
1742                 int node, max_node = nid;
1743
1744                 dist = sched_max_numa_distance;
1745
1746                 for_each_online_node(node) {
1747                         score = group_weight(p, node, dist);
1748                         if (score > max_score) {
1749                                 max_score = score;
1750                                 max_node = node;
1751                         }
1752                 }
1753                 return max_node;
1754         }
1755
1756         /*
1757          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1758          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1759          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1760          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1761          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1762          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1763          * keep the complexity of the search down.
1764          */
1765         nodes = node_online_map;
1766         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1767                 unsigned long max_faults = 0;
1768                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1769                 int a, b;
1770
1771                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1772                 if (!find_numa_distance(dist))
1773                         continue;
1774
1775                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1776                         unsigned long faults = 0;
1777                         nodemask_t this_group;
1778                         nodes_clear(this_group);
1779
1780                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1781                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1782                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1783                                         faults += group_faults(p, b);
1784                                         node_set(b, this_group);
1785                                         node_clear(b, nodes);
1786                                 }
1787                         }
1788
1789                         /* Remember the top group. */
1790                         if (faults > max_faults) {
1791                                 max_faults = faults;
1792                                 max_group = this_group;
1793                                 /*
1794                                  * subtle: at the smallest distance there is
1795                                  * just one node left in each "group", the
1796                                  * winner is the preferred nid.
1797                                  */
1798                                 nid = a;
1799                         }
1800                 }
1801                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1802                 if (!max_faults)
1803                         break;
1804                 nodes = max_group;
1805         }
1806         return nid;
1807 }
1808
1809 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1810 {
1811         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1812         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1813         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1814         unsigned long total_faults;
1815         u64 runtime, period;
1816         spinlock_t *group_lock = NULL;
1817
1818         /*
1819          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1820          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1821          * that the field is read in a single access:
1822          */
1823         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1824         if (p->numa_scan_seq == seq)
1825                 return;
1826         p->numa_scan_seq = seq;
1827         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1828
1829         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1830                        p->numa_faults_locality[1];
1831         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1832
1833         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1834         if (p->numa_group) {
1835                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1836                 spin_lock_irq(group_lock);
1837         }
1838
1839         /* Find the node with the highest number of faults */
1840         for_each_online_node(nid) {
1841                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1842                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1843                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1844                 int priv;
1845
1846                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1847                         long diff, f_diff, f_weight;
1848
1849                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1850                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1851                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1852                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1853
1854                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1855                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1856                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1857                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1858
1859                         /*
1860                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1861                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1862                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1863                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1864                          * faults are less important.
1865                          */
1866                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1867                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1868                                    (total_faults + 1);
1869                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1870                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1871
1872                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1873                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1874                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1875                         p->total_numa_faults += diff;
1876                         if (p->numa_group) {
1877                                 /*
1878                                  * safe because we can only change our own group
1879                                  *
1880                                  * mem_idx represents the offset for a given
1881                                  * nid and priv in a specific region because it
1882                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1883                                  */
1884                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1885                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1886                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1887                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1888                         }
1889                 }
1890
1891                 if (faults > max_faults) {
1892                         max_faults = faults;
1893                         max_nid = nid;
1894                 }
1895
1896                 if (group_faults > max_group_faults) {
1897                         max_group_faults = group_faults;
1898                         max_group_nid = nid;
1899                 }
1900         }
1901
1902         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1903
1904         if (p->numa_group) {
1905                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1906                 spin_unlock_irq(group_lock);
1907                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1908         }
1909
1910         if (max_faults) {
1911                 /* Set the new preferred node */
1912                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1913                         sched_setnuma(p, max_nid);
1914
1915                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1916                         numa_migrate_preferred(p);
1917         }
1918 }
1919
1920 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1921 {
1922         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1923 }
1924
1925 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1926 {
1927         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1928                 kfree_rcu(grp, rcu);
1929 }
1930
1931 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1932                         int *priv)
1933 {
1934         struct numa_group *grp, *my_grp;
1935         struct task_struct *tsk;
1936         bool join = false;
1937         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1938         int i;
1939
1940         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1941                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1942                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1943
1944                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1945                 if (!grp)
1946                         return;
1947
1948                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1949                 spin_lock_init(&grp->lock);
1950                 grp->gid = p->pid;
1951                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1952                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1953                                                 nr_node_ids;
1954
1955                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1956
1957                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1958                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1959
1960                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1961
1962                 grp->nr_tasks++;
1963                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1964         }
1965
1966         rcu_read_lock();
1967         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1968
1969         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1970                 goto no_join;
1971
1972         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1973         if (!grp)
1974                 goto no_join;
1975
1976         my_grp = p->numa_group;
1977         if (grp == my_grp)
1978                 goto no_join;
1979
1980         /*
1981          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1982          * the other task will join us.
1983          */
1984         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1985                 goto no_join;
1986
1987         /*
1988          * Tie-break on the grp address.
1989          */
1990         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1991                 goto no_join;
1992
1993         /* Always join threads in the same process. */
1994         if (tsk->mm == current->mm)
1995                 join = true;
1996
1997         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1998         if (flags & TNF_SHARED)
1999                 join = true;
2000
2001         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2002         *priv = !join;
2003
2004         if (join && !get_numa_group(grp))
2005                 goto no_join;
2006
2007         rcu_read_unlock();
2008
2009         if (!join)
2010                 return;
2011
2012         BUG_ON(irqs_disabled());
2013         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2014
2015         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2016                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2017                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2018         }
2019         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2020         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2021
2022         my_grp->nr_tasks--;
2023         grp->nr_tasks++;
2024
2025         spin_unlock(&my_grp->lock);
2026         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2027
2028         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2029
2030         put_numa_group(my_grp);
2031         return;
2032
2033 no_join:
2034         rcu_read_unlock();
2035         return;
2036 }
2037
2038 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2039 {
2040         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2041         void *numa_faults = p->numa_faults;
2042         unsigned long flags;
2043         int i;
2044
2045         if (grp) {
2046                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2047                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2048                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2049                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2050
2051                 grp->nr_tasks--;
2052                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2053                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2054                 put_numa_group(grp);
2055         }
2056
2057         p->numa_faults = NULL;
2058         kfree(numa_faults);
2059 }
2060
2061 /*
2062  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2063  */
2064 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2065 {
2066         struct task_struct *p = current;
2067         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2068         int cpu_node = task_node(current);
2069         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2070         int priv;
2071
2072         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2073                 return;
2074
2075         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2076         if (!p->mm)
2077                 return;
2078
2079         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2080         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2081                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2082                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2083
2084                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2085                 if (!p->numa_faults)
2086                         return;
2087
2088                 p->total_numa_faults = 0;
2089                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2090         }
2091
2092         /*
2093          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2094          * to be private if the accessing pid has not changed
2095          */
2096         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2097                 priv = 1;
2098         } else {
2099                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2100                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2101                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2102         }
2103
2104         /*
2105          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2106          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2107          * actively using should be counted as local. This allows the
2108          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2109          */
2110         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2111                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2112                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2113                 local = 1;
2114
2115         task_numa_placement(p);
2116
2117         /*
2118          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2119          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2120          */
2121         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2122                 numa_migrate_preferred(p);
2123
2124         if (migrated)
2125                 p->numa_pages_migrated += pages;
2126         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2127                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2128
2129         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2130         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2131         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2132 }
2133
2134 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2135 {
2136         /*
2137          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2138          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2139          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2140          * much of an issue though, since this is just used for
2141          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2142          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2143          */
2144         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2145         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2146 }
2147
2148 /*
2149  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2150  * Triggered from task_tick_numa().
2151  */
2152 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2153 {
2154         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2155         struct task_struct *p = current;
2156         struct mm_struct *mm = p->mm;
2157         struct vm_area_struct *vma;
2158         unsigned long start, end;
2159         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2160         long pages, virtpages;
2161
2162         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2163
2164         work->next = work; /* protect against double add */
2165         /*
2166          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2167          *
2168          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2169          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2170          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2171          * work.
2172          */
2173         if (p->flags & PF_EXITING)
2174                 return;
2175
2176         if (!mm->numa_next_scan) {
2177                 mm->numa_next_scan = now +
2178                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2179         }
2180
2181         /*
2182          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2183          */
2184         migrate = mm->numa_next_scan;
2185         if (time_before(now, migrate))
2186                 return;
2187
2188         if (p->numa_scan_period == 0) {
2189                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2190                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2191         }
2192
2193         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2194         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2195                 return;
2196
2197         /*
2198          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2199          * the next time around.
2200          */
2201         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2202
2203         start = mm->numa_scan_offset;
2204         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2205         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2206         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2207         if (!pages)
2208                 return;
2209
2210
2211         down_read(&mm->mmap_sem);
2212         vma = find_vma(mm, start);
2213         if (!vma) {
2214                 reset_ptenuma_scan(p);
2215                 start = 0;
2216                 vma = mm->mmap;
2217         }
2218         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2219                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2220                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2221                         continue;
2222                 }
2223
2224                 /*
2225                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2226                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2227                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2228                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2229                  */
2230                 if (!vma->vm_mm ||
2231                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2232                         continue;
2233
2234                 /*
2235                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2236                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2237                  */
2238                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2239                         continue;
2240
2241                 do {
2242                         start = max(start, vma->vm_start);
2243                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2244                         end = min(end, vma->vm_end);
2245                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2246
2247                         /*
2248                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2249                          * hpages that have at least one present PTE that
2250                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2251                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2252                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2253                          * areas faster.
2254                          */
2255                         if (nr_pte_updates)
2256                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2257                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2258
2259                         start = end;
2260                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2261                                 goto out;
2262
2263                         cond_resched();
2264                 } while (end != vma->vm_end);
2265         }
2266
2267 out:
2268         /*
2269          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2270          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2271          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2272          * scanner to the start so check it now.
2273          */
2274         if (vma)
2275                 mm->numa_scan_offset = start;
2276         else
2277                 reset_ptenuma_scan(p);
2278         up_read(&mm->mmap_sem);
2279 }
2280
2281 /*
2282  * Drive the periodic memory faults..
2283  */
2284 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2285 {
2286         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2287         u64 period, now;
2288
2289         /*
2290          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2291          */
2292         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2293                 return;
2294
2295         /*
2296          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2297          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2298          * task needs to have done some actual work before we bother with
2299          * NUMA placement.
2300          */
2301         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2302         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2303
2304         if (now > curr->node_stamp + period) {
2305                 if (!curr->node_stamp)
2306                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2307                 curr->node_stamp += period;
2308
2309                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2310                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2311                         task_work_add(curr, work, true);
2312                 }
2313         }
2314 }
2315 #else
2316 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2317 {
2318 }
2319
2320 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2321 {
2322 }
2323
2324 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2325 {
2326 }
2327 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2328
2329 static void
2330 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2331 {
2332         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2333         if (!parent_entity(se))
2334                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2335 #ifdef CONFIG_SMP
2336         if (entity_is_task(se)) {
2337                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2338
2339                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2340                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2341         }
2342 #endif
2343         cfs_rq->nr_running++;
2344 }
2345
2346 static void
2347 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2348 {
2349         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2350         if (!parent_entity(se))
2351                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2352         if (entity_is_task(se)) {
2353                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2354                 list_del_init(&se->group_node);
2355         }
2356         cfs_rq->nr_running--;
2357 }
2358
2359 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2360 # ifdef CONFIG_SMP
2361 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2362 {
2363         long tg_weight;
2364
2365         /*
2366          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2367          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2368          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2369          */
2370         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2371         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2372         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2373
2374         return tg_weight;
2375 }
2376
2377 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2378 {
2379         long tg_weight, load, shares;
2380
2381         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2382         load = cfs_rq->load.weight;
2383
2384         shares = (tg->shares * load);
2385         if (tg_weight)
2386                 shares /= tg_weight;
2387
2388         if (shares < MIN_SHARES)
2389                 shares = MIN_SHARES;
2390         if (shares > tg->shares)
2391                 shares = tg->shares;
2392
2393         return shares;
2394 }
2395 # else /* CONFIG_SMP */
2396 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2397 {
2398         return tg->shares;
2399 }
2400 # endif /* CONFIG_SMP */
2401 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2402                             unsigned long weight)
2403 {
2404         if (se->on_rq) {
2405                 /* commit outstanding execution time */
2406                 if (cfs_rq->curr == se)
2407                         update_curr(cfs_rq);
2408                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2409         }
2410
2411         update_load_set(&se->load, weight);
2412
2413         if (se->on_rq)
2414                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2415 }
2416
2417 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2418
2419 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2420 {
2421         struct task_group *tg;
2422         struct sched_entity *se;
2423         long shares;
2424
2425         tg = cfs_rq->tg;
2426         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2427         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2428                 return;
2429 #ifndef CONFIG_SMP
2430         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2431                 return;
2432 #endif
2433         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2434
2435         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2436 }
2437 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2438 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2439 {
2440 }
2441 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2442
2443 #ifdef CONFIG_SMP
2444 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2445 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2446         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2447         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2448         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2449         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2450         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2451         0x85aac367, 0x82cd8698,
2452 };
2453
2454 /*
2455  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2456  * over-estimates when re-combining.
2457  */
2458 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2459             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2460          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2461         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2462 };
2463
2464 /*
2465  * Approximate:
2466  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2467  */
2468 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2469 {
2470         unsigned int local_n;
2471
2472         if (!n)
2473                 return val;
2474         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2475                 return 0;
2476
2477         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2478         local_n = n;
2479
2480         /*
2481          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2482          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2483          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2484          *
2485          * To achieve constant time decay_load.
2486          */
2487         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2488                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2489                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2490         }
2491
2492         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2493         return val;
2494 }
2495
2496 /*
2497  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2498  * average will be: \Sum 1024*y^n
2499  *
2500  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2501  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2502  */
2503 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2504 {
2505         u32 contrib = 0;
2506
2507         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2508                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2509         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2510                 return LOAD_AVG_MAX;
2511
2512         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2513         do {
2514                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2515                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2516
2517                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2518         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2519
2520         contrib = decay_load(contrib, n);
2521         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2522 }
2523
2524 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2525 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2526 #endif
2527
2528 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2529
2530 /*
2531  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2532  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2533  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2534  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2535  *
2536  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2537  *      p0            p1           p2
2538  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2539  *
2540  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2541  *
2542  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2543  * following representation of historical load:
2544  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2545  *
2546  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2547  *   y^32 = 0.5
2548  *
2549  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2550  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2551  * (u_0).
2552  *
2553  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2554  * sum again by y is sufficient to update:
2555  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2556  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2557  */
2558 static __always_inline int
2559 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2560                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2561 {
2562         u64 delta, scaled_delta, periods;
2563         u32 contrib;
2564         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2565         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2566
2567         delta = now - sa->last_update_time;
2568         /*
2569          * This should only happen when time goes backwards, which it
2570          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2571          */
2572         if ((s64)delta < 0) {
2573                 sa->last_update_time = now;
2574                 return 0;
2575         }
2576
2577         /*
2578          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2579          * approximation of 1us and fast to compute.
2580          */
2581         delta >>= 10;
2582         if (!delta)
2583                 return 0;
2584         sa->last_update_time = now;
2585
2586         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2587         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2588
2589         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2590         delta_w = sa->period_contrib;
2591         if (delta + delta_w >= 1024) {
2592                 decayed = 1;
2593
2594                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2595                 sa->period_contrib = 0;
2596
2597                 /*
2598                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2599                  * out how much from delta we need to complete the current
2600                  * period and accrue it.
2601                  */
2602                 delta_w = 1024 - delta_w;
2603                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2604                 if (weight) {
2605                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2606                         if (cfs_rq) {
2607                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2608                                                 weight * scaled_delta_w;
2609                         }
2610                 }
2611                 if (running)
2612                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2613
2614                 delta -= delta_w;
2615
2616                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2617                 periods = delta / 1024;
2618                 delta %= 1024;
2619
2620                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2621                 if (cfs_rq) {
2622                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2623                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2624                 }
2625                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2626
2627                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2628                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2629                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2630                 if (weight) {
2631                         sa->load_sum += weight * contrib;
2632                         if (cfs_rq)
2633                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2634                 }
2635                 if (running)
2636                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2637         }
2638
2639         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2640         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2641         if (weight) {
2642                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2643                 if (cfs_rq)
2644                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2645         }
2646         if (running)
2647                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2648
2649         sa->period_contrib += delta;
2650
2651         if (decayed) {
2652                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2653                 if (cfs_rq) {
2654                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2655                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2656                 }
2657                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2658         }
2659
2660         return decayed;
2661 }
2662
2663 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2664 /*
2665  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2666  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2667  */
2668 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2669 {
2670         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2671
2672         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2673                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2674                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2675         }
2676 }
2677
2678 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2679 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2680 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2681
2682 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2683
2684 /*
2685  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2686  *
2687  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2688  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2689  * values.
2690  */
2691 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2692         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2693         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2694         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2695         res = var - val;                                        \
2696         if (res > var)                                          \
2697                 res = 0;                                        \
2698         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2699 } while (0)
2700
2701 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2702 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2703 {
2704         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2705         int decayed, removed = 0;
2706
2707         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2708                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2709                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2710                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2711                 removed = 1;
2712         }
2713
2714         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2715                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2716                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2717                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2718         }
2719
2720         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2721                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2722
2723 #ifndef CONFIG_64BIT
2724         smp_wmb();
2725         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2726 #endif
2727
2728         return decayed || removed;
2729 }
2730
2731 /* Update task and its cfs_rq load average */
2732 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2733 {
2734         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2735         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2736         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2737
2738         /*
2739          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2740          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2741          */
2742         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2743                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2744                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2745
2746         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2747                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2748 }
2749
2750 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2751 {
2752         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2753                 goto skip_aging;
2754
2755         /*
2756          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2757          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2758          */
2759         if (se->avg.last_update_time) {
2760                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2761                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2762
2763                 /*
2764                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2765                  * absent from the fair class for too long.
2766                  */
2767         }
2768
2769 skip_aging:
2770         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2771         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2772         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2773         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2774         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2775 }
2776
2777 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2778 {
2779         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2780                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2781                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2782
2783         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2784         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2785         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2786         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2787 }
2788
2789 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2790 static inline void
2791 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2792 {
2793         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2794         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2795         int migrated, decayed;
2796
2797         migrated = !sa->last_update_time;
2798         if (!migrated) {
2799                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2800                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2801                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2802         }
2803
2804         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2805
2806         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2807         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2808
2809         if (migrated)
2810                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2811
2812         if (decayed || migrated)
2813                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2814 }
2815
2816 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2817 static inline void
2818 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2819 {
2820         update_load_avg(se, 1);
2821
2822         cfs_rq->runnable_load_avg =
2823                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2824         cfs_rq->runnable_load_sum =
2825                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2826 }
2827
2828 #ifndef CONFIG_64BIT
2829 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2830 {
2831         u64 last_update_time_copy;
2832         u64 last_update_time;
2833
2834         do {
2835                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2836                 smp_rmb();
2837                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2838         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2839
2840         return last_update_time;
2841 }
2842 #else
2843 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2844 {
2845         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2846 }
2847 #endif
2848
2849 /*
2850  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2851  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2852  */
2853 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2854 {
2855         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2856         u64 last_update_time;
2857
2858         /*
2859          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2860          * from its (source) cfs_rq
2861          */
2862         if (se->avg.last_update_time == 0)
2863                 return;
2864
2865         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2866
2867         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2868         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2869         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2870 }
2871
2872 /*
2873  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2874  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2875  * be the only way to update the runnable statistic.
2876  */
2877 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2878 {
2879 }
2880
2881 /*
2882  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2883  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2884  * be the only way to update the runnable statistic.
2885  */
2886 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2887 {
2888 }
2889
2890 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2891 {
2892         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2893 }
2894
2895 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2896 {
2897         return cfs_rq->avg.load_avg;
2898 }
2899
2900 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2901
2902 #else /* CONFIG_SMP */
2903
2904 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2905 static inline void
2906 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2907 static inline void
2908 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2909 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2910
2911 static inline void
2912 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2913 static inline void
2914 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2915
2916 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2917 {
2918         return 0;
2919 }
2920
2921 #endif /* CONFIG_SMP */
2922
2923 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2924 {
2925 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2926         struct task_struct *tsk = NULL;
2927
2928         if (entity_is_task(se))
2929                 tsk = task_of(se);
2930
2931         if (se->statistics.sleep_start) {
2932                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2933
2934                 if ((s64)delta < 0)
2935                         delta = 0;
2936
2937                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2938                         se->statistics.sleep_max = delta;
2939
2940                 se->statistics.sleep_start = 0;
2941                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2942
2943                 if (tsk) {
2944                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2945                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2946                 }
2947         }
2948         if (se->statistics.block_start) {
2949                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2950
2951                 if ((s64)delta < 0)
2952                         delta = 0;
2953
2954                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2955                         se->statistics.block_max = delta;
2956
2957                 se->statistics.block_start = 0;
2958                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2959
2960                 if (tsk) {
2961                         if (tsk->in_iowait) {
2962                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2963                                 se->statistics.iowait_count++;
2964                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2965                         }
2966
2967                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2968                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
2969
2970                         /*
2971                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2972                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2973                          * amount of time that the task spent sleeping:
2974                          */
2975                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2976                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2977                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2978                                                 delta >> 20);
2979                         }
2980                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2981                 }
2982         }
2983 #endif
2984 }
2985
2986 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2987 {
2988 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2989         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2990
2991         if (d < 0)
2992                 d = -d;
2993
2994         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2995                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2996 #endif
2997 }
2998
2999 static void
3000 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3001 {
3002         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3003
3004         /*
3005          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3006          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3007          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3008          * stays open at the end.
3009          */
3010         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3011                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3012
3013         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3014         if (!initial) {
3015                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3016
3017                 /*
3018                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3019                  * for a gentler effect of sleepers:
3020                  */
3021                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3022                         thresh >>= 1;
3023
3024                 vruntime -= thresh;
3025         }
3026
3027         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3028         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3029 }
3030
3031 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3032
3033 static void
3034 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3035 {
3036         /*
3037          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3038          * through calling update_curr().
3039          */
3040         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3041                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3042
3043         /*
3044          * Update run-time statistics of the 'current'.
3045          */
3046         update_curr(cfs_rq);
3047         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3048         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3049         update_cfs_shares(cfs_rq);
3050
3051         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3052                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3053                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3054         }
3055
3056         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3057         check_spread(cfs_rq, se);
3058         if (se != cfs_rq->curr)
3059                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3060         se->on_rq = 1;
3061
3062         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3063                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3064                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3065         }
3066 }
3067
3068 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3069 {
3070         for_each_sched_entity(se) {
3071                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3072                 if (cfs_rq->last != se)
3073                         break;
3074
3075                 cfs_rq->last = NULL;
3076         }
3077 }
3078
3079 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3080 {
3081         for_each_sched_entity(se) {
3082                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3083                 if (cfs_rq->next != se)
3084                         break;
3085
3086                 cfs_rq->next = NULL;
3087         }
3088 }
3089
3090 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3091 {
3092         for_each_sched_entity(se) {
3093                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3094                 if (cfs_rq->skip != se)
3095                         break;
3096
3097                 cfs_rq->skip = NULL;
3098         }
3099 }
3100
3101 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3102 {
3103         if (cfs_rq->last == se)
3104                 __clear_buddies_last(se);
3105
3106         if (cfs_rq->next == se)
3107                 __clear_buddies_next(se);
3108
3109         if (cfs_rq->skip == se)
3110                 __clear_buddies_skip(se);
3111 }
3112
3113 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3114
3115 static void
3116 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3117 {
3118         /*
3119          * Update run-time statistics of the 'current'.
3120          */
3121         update_curr(cfs_rq);
3122         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3123
3124         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3125         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3126 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3127                 if (entity_is_task(se)) {
3128                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3129
3130                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3131                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3132                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3133                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3134                 }
3135 #endif
3136         }
3137
3138         clear_buddies(cfs_rq, se);
3139
3140         if (se != cfs_rq->curr)
3141                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3142         se->on_rq = 0;
3143         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3144
3145         /*
3146          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3147          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3148          * movement in our normalized position.
3149          */
3150         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3151                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3152
3153         /* return excess runtime on last dequeue */
3154         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3155
3156         update_min_vruntime(cfs_rq);
3157         update_cfs_shares(cfs_rq);
3158 }
3159
3160 /*
3161  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3162  */
3163 static void
3164 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3165 {
3166         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3167         struct sched_entity *se;
3168         s64 delta;
3169
3170         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3171         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3172         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3173                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3174                 /*
3175                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3176                  * re-elected due to buddy favours.
3177                  */
3178                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3179                 return;
3180         }
3181
3182         /*
3183          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3184          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3185          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3186          */
3187         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3188                 return;
3189
3190         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3191         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3192
3193         if (delta < 0)
3194                 return;
3195
3196         if (delta > ideal_runtime)
3197                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3198 }
3199
3200 static void
3201 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3202 {
3203         /* 'current' is not kept within the tree. */
3204         if (se->on_rq) {
3205                 /*
3206                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3207                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3208                  * runqueue.
3209                  */
3210                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3211                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3212                 update_load_avg(se, 1);
3213         }
3214
3215         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3216         cfs_rq->curr = se;
3217 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3218         /*
3219          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3220          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3221          * when there are only lesser-weight tasks around):
3222          */
3223         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3224                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3225                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3226         }
3227 #endif
3228         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3229 }
3230
3231 static int
3232 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3233
3234 /*
3235  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3236  * 1) keep things fair between processes/task groups
3237  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3238  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3239  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3240  */
3241 static struct sched_entity *
3242 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3243 {
3244         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3245         struct sched_entity *se;
3246
3247         /*
3248          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3249          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3250          */
3251         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3252                 left = curr;
3253
3254         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3255
3256         /*
3257          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3258          * be done without getting too unfair.
3259          */
3260         if (cfs_rq->skip == se) {
3261                 struct sched_entity *second;
3262
3263                 if (se == curr) {
3264                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3265                 } else {
3266                         second = __pick_next_entity(se);
3267                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3268                                 second = curr;
3269                 }
3270
3271                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3272                         se = second;
3273         }
3274
3275         /*
3276          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3277          */
3278         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3279                 se = cfs_rq->last;
3280
3281         /*
3282          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3283          */
3284         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3285                 se = cfs_rq->next;
3286
3287         clear_buddies(cfs_rq, se);
3288
3289         return se;
3290 }
3291
3292 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3293
3294 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3295 {
3296         /*
3297          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3298          * was not called and update_curr() has to be done:
3299          */
3300         if (prev->on_rq)
3301                 update_curr(cfs_rq);
3302
3303         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3304         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3305
3306         check_spread(cfs_rq, prev);
3307         if (prev->on_rq) {
3308                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3309                 /* Put 'current' back into the tree. */
3310                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3311                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3312                 update_load_avg(prev, 0);
3313         }
3314         cfs_rq->curr = NULL;
3315 }
3316
3317 static void
3318 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3319 {
3320         /*
3321          * Update run-time statistics of the 'current'.
3322          */
3323         update_curr(cfs_rq);
3324
3325         /*
3326          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3327          */
3328         update_load_avg(curr, 1);
3329         update_cfs_shares(cfs_rq);
3330
3331 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3332         /*
3333          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3334          * validating it and just reschedule.
3335          */
3336         if (queued) {
3337                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3338                 return;
3339         }
3340         /*
3341          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3342          */
3343         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3344                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3345                 return;
3346 #endif
3347
3348         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3349                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3350 }
3351
3352
3353 /**************************************************
3354  * CFS bandwidth control machinery
3355  */
3356
3357 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3358
3359 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3360 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3361
3362 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3363 {
3364         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3365 }
3366
3367 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3368 {
3369         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3370 }
3371
3372 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3373 {
3374         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3375 }
3376 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3377 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3378 {
3379         return true;
3380 }
3381
3382 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3383 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3384 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3385
3386 /*
3387  * default period for cfs group bandwidth.
3388  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3389  */
3390 static inline u64 default_cfs_period(void)
3391 {
3392         return 100000000ULL;
3393 }
3394
3395 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3396 {
3397         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3398 }
3399
3400 /*
3401  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3402  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3403  * additional synchronization around rq->lock.
3404  *
3405  * requires cfs_b->lock
3406  */
3407 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3408 {
3409         u64 now;
3410
3411         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3412                 return;
3413
3414         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3415         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3416         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3417 }
3418
3419 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3420 {
3421         return &tg->cfs_bandwidth;
3422 }
3423
3424 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3425 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3426 {
3427         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3428                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3429
3430         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3431 }
3432
3433 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3434 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3435 {
3436         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3437         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3438         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3439
3440         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3441         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3442
3443         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3444         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3445                 amount = min_amount;
3446         else {
3447                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3448
3449                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3450                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3451                         cfs_b->runtime -= amount;
3452                         cfs_b->idle = 0;
3453                 }
3454         }
3455         expires = cfs_b->runtime_expires;
3456         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3457
3458         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3459         /*
3460          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3461          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3462          * issued.
3463          */
3464         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3465                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3466
3467         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3468 }
3469
3470 /*
3471  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3472  * fact that rq->clock snapshots this value.
3473  */
3474 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3475 {
3476         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3477
3478         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3479         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3480                 return;
3481
3482         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3483                 return;
3484
3485         /*
3486          * If the local deadline has passed we have to consider the
3487          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3488          * has not truly expired.
3489          *
3490          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3491          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3492          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3493          * exact equality, so a partial write will still work.
3494          */
3495
3496         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3497                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3498                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3499         } else {
3500                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3501                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3502         }
3503 }
3504
3505 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3506 {
3507         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3508         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3509         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3510
3511         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3512                 return;
3513
3514         /*
3515          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3516          * hierarchy can be throttled
3517          */
3518         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3519                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3520 }
3521
3522 static __always_inline
3523 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3524 {
3525         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3526                 return;
3527
3528         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3529 }
3530
3531 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3532 {
3533         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3534 }
3535
3536 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3537 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3538 {
3539         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3540 }
3541
3542 /*
3543  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3544  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3545  * load-balance operations.
3546  */
3547 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3548                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3549 {
3550         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3551
3552         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3553         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3554
3555         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3556                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3557 }
3558
3559 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3560 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3561 {
3562         struct rq *rq = data;
3563         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3564
3565         cfs_rq->throttle_count--;
3566 #ifdef CONFIG_SMP
3567         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3568                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3569                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3570                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3571         }
3572 #endif
3573
3574         return 0;
3575 }
3576
3577 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3578 {
3579         struct rq *rq = data;
3580         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3581
3582         /* group is entering throttled state, stop time */
3583         if (!cfs_rq->throttle_count)
3584                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3585         cfs_rq->throttle_count++;
3586
3587         return 0;
3588 }
3589
3590 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3591 {
3592         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3593         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3594         struct sched_entity *se;
3595         long task_delta, dequeue = 1;
3596         bool empty;
3597
3598         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3599
3600         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3601         rcu_read_lock();
3602         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3603         rcu_read_unlock();
3604
3605         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3606         for_each_sched_entity(se) {
3607                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3608                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3609                 if (!se->on_rq)
3610                         break;
3611
3612                 if (dequeue)
3613                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3614                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3615
3616                 if (qcfs_rq->load.weight)
3617                         dequeue = 0;
3618         }
3619
3620         if (!se)
3621                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3622
3623         cfs_rq->throttled = 1;
3624         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3625         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3626         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3627
3628         /*
3629          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3630          * distribute_cfs_runtime will not see us
3631          */
3632         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3633
3634         /*
3635          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3636          * timer is running.
3637          */
3638         if (empty)
3639                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3640
3641         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3642 }
3643
3644 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3645 {
3646         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3647         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3648         struct sched_entity *se;
3649         int enqueue = 1;
3650         long task_delta;
3651
3652         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3653
3654         cfs_rq->throttled = 0;
3655
3656         update_rq_clock(rq);
3657
3658         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3659         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3660         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3661         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3662
3663         /* update hierarchical throttle state */
3664         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3665
3666         if (!cfs_rq->load.weight)
3667                 return;
3668
3669         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3670         for_each_sched_entity(se) {
3671                 if (se->on_rq)
3672                         enqueue = 0;
3673
3674                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3675                 if (enqueue)
3676                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3677                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3678
3679                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3680                         break;
3681         }
3682
3683         if (!se)
3684                 add_nr_running(rq, task_delta);
3685
3686         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3687         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3688                 resched_curr(rq);
3689 }
3690
3691 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3692                 u64 remaining, u64 expires)
3693 {
3694         struct cfs_rq *cfs_rq;
3695         u64 runtime;
3696         u64 starting_runtime = remaining;
3697
3698         rcu_read_lock();
3699         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3700                                 throttled_list) {
3701                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3702
3703                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3704                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3705                         goto next;
3706
3707                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3708                 if (runtime > remaining)
3709                         runtime = remaining;
3710                 remaining -= runtime;
3711
3712                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3713                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3714
3715                 /* we check whether we're throttled above */
3716                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3717                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3718
3719 next:
3720                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3721
3722                 if (!remaining)
3723                         break;
3724         }
3725         rcu_read_unlock();
3726
3727         return starting_runtime - remaining;
3728 }
3729
3730 /*
3731  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3732  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3733  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3734  * used to track this state.
3735  */
3736 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3737 {
3738         u64 runtime, runtime_expires;
3739         int throttled;
3740
3741         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3742         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3743                 goto out_deactivate;
3744
3745         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3746         cfs_b->nr_periods += overrun;
3747
3748         /*
3749          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3750          * we're going inactive then everything else can be deferred
3751          */
3752         if (cfs_b->idle && !throttled)
3753                 goto out_deactivate;
3754
3755         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3756
3757         if (!throttled) {
3758                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3759                 cfs_b->idle = 1;
3760                 return 0;
3761         }
3762
3763         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3764         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3765
3766         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3767
3768         /*
3769          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3770          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3771          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3772          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3773          * only by limited amounts in that extreme case.
3774          */
3775         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3776                 runtime = cfs_b->runtime;
3777                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3778                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3779                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3780                                                  runtime_expires);
3781                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3782
3783                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3784
3785                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3786         }
3787
3788         /*
3789          * While we are ensured activity in the period following an
3790          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3791          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3792          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3793          */
3794         cfs_b->idle = 0;
3795
3796         return 0;
3797
3798 out_deactivate:
3799         return 1;
3800 }
3801
3802 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3803 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3804 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3805 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3806 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3807 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3808
3809 /*
3810  * Are we near the end of the current quota period?
3811  *
3812  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3813  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3814  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3815  */
3816 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3817 {
3818         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3819         u64 remaining;
3820
3821         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3822         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3823                 return 1;
3824
3825         /* is a quota refresh about to occur? */
3826         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3827         if (remaining < min_expire)
3828                 return 1;
3829
3830         return 0;
3831 }
3832
3833 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3834 {
3835         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3836
3837         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3838         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3839                 return;
3840
3841         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3842                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3843                         HRTIMER_MODE_REL);
3844 }
3845
3846 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3847 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3848 {
3849         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3850         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3851
3852         if (slack_runtime <= 0)
3853                 return;
3854
3855         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3856         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3857             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3858                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3859
3860                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3861                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3862                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3863                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3864         }
3865         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3866
3867         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3868         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3869 }
3870
3871 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3872 {
3873         if (!cfs_bandwidth_used())
3874                 return;
3875
3876         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3877                 return;
3878
3879         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3880 }
3881
3882 /*
3883  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3884  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3885  */
3886 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3887 {
3888         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3889         u64 expires;
3890
3891         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3892         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3893         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3894                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3895                 return;
3896         }
3897
3898         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3899                 runtime = cfs_b->runtime;
3900
3901         expires = cfs_b->runtime_expires;
3902         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3903
3904         if (!runtime)
3905                 return;
3906
3907         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3908
3909         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3910         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3911                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3912         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3913 }
3914
3915 /*
3916  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3917  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3918  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3919  */
3920 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3921 {
3922         if (!cfs_bandwidth_used())
3923                 return;
3924
3925         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3926         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3927                 return;
3928
3929         /* ensure the group is not already throttled */
3930         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3931                 return;
3932
3933         /* update runtime allocation */
3934         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3935         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3936                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3937 }
3938
3939 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3940 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3941 {
3942         if (!cfs_bandwidth_used())
3943                 return false;
3944
3945         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3946                 return false;
3947
3948         /*
3949          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3950          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3951          */
3952         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3953                 return true;
3954
3955         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3956         return true;
3957 }
3958
3959 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3960 {
3961         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3962                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3963
3964         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3965
3966         return HRTIMER_NORESTART;
3967 }
3968
3969 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3970 {
3971         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3972                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3973         int overrun;
3974         int idle = 0;
3975
3976         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3977         for (;;) {
3978                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3979                 if (!overrun)
3980                         break;
3981
3982                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3983         }
3984         if (idle)
3985                 cfs_b->period_active = 0;
3986         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3987
3988         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3989 }
3990
3991 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3992 {
3993         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3994         cfs_b->runtime = 0;
3995         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3996         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3997
3998         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3999         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4000         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4001         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4002         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4003 }
4004
4005 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4006 {
4007         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4008         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4009 }
4010
4011 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4012 {
4013         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4014
4015         if (!cfs_b->period_active) {
4016                 cfs_b->period_active = 1;
4017                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4018                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4019         }
4020 }
4021
4022 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4023 {
4024         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4025         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4026                 return;
4027
4028         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4029         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4030 }
4031
4032 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4033 {
4034         struct cfs_rq *cfs_rq;
4035
4036         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4037                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4038
4039                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4040                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4041                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4042         }
4043 }
4044
4045 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4046 {
4047         struct cfs_rq *cfs_rq;
4048
4049         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4050                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4051                         continue;
4052
4053                 /*
4054                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4055                  * there's some valid quota amount
4056                  */
4057                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4058                 /*
4059                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4060                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4061                  */
4062                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4063
4064                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4065                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4066         }
4067 }
4068
4069 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4070 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4071 {
4072         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4073 }
4074
4075 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4076 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4077 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4078 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4079
4080 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4081 {
4082         return 0;
4083 }
4084
4085 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4086 {
4087         return 0;
4088 }
4089
4090 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4091                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4092 {
4093         return 0;
4094 }
4095
4096 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4097
4098 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4099 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4100 #endif
4101
4102 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4103 {
4104         return NULL;
4105 }
4106 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4107 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4108 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4109
4110 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4111
4112 /**************************************************
4113  * CFS operations on tasks:
4114  */
4115
4116 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4117 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4118 {
4119         struct sched_entity *se = &p->se;
4120         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4121
4122         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4123
4124         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4125                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4126                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4127                 s64 delta = slice - ran;
4128
4129                 if (delta < 0) {
4130                         if (rq->curr == p)
4131                                 resched_curr(rq);
4132                         return;
4133                 }
4134                 hrtick_start(rq, delta);
4135         }
4136 }
4137
4138 /*
4139  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4140  * current task is from our class and nr_running is low enough
4141  * to matter.
4142  */
4143 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4144 {
4145         struct task_struct *curr = rq->curr;
4146
4147         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4148                 return;
4149
4150         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4151                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4152 }
4153 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4154 static inline void
4155 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4156 {
4157 }
4158
4159 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4160 {
4161 }
4162 #endif
4163
4164 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4165
4166 static void update_capacity_of(int cpu)
4167 {
4168         unsigned long req_cap;
4169
4170         if (!sched_freq())
4171                 return;
4172
4173         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4174         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4175         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4176         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4177 }
4178
4179 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4180
4181 /*
4182  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4183  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4184  * then put the task into the rbtree:
4185  */
4186 static void
4187 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4188 {
4189         struct cfs_rq *cfs_rq;
4190         struct sched_entity *se = &p->se;
4191         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4192         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4193
4194         for_each_sched_entity(se) {
4195                 if (se->on_rq)
4196                         break;
4197                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4198                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4199
4200                 /*
4201                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4202                  *
4203                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4204                  * post the final h_nr_running increment below.
4205                 */
4206                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4207                         break;
4208                 cfs_rq->h_nr_running++;
4209
4210                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4211         }
4212
4213         for_each_sched_entity(se) {
4214                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4215                 cfs_rq->h_nr_running++;
4216
4217                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4218                         break;
4219
4220                 update_load_avg(se, 1);
4221                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4222         }
4223
4224         if (!se) {
4225                 add_nr_running(rq, 1);
4226                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4227                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4228                         rq->rd->overutilized = true;
4229
4230                 schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4231
4232                 /*
4233                  * We want to potentially trigger a freq switch
4234                  * request only for tasks that are waking up; this is
4235                  * because we get here also during load balancing, but
4236                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4237                  * request after load balancing is done.
4238                  */
4239                 if (task_new || task_wakeup)
4240                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4241         }
4242         hrtick_update(rq);
4243 }
4244
4245 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4246
4247 /*
4248  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4249  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4250  * update the fair scheduling stats:
4251  */
4252 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4253 {
4254         struct cfs_rq *cfs_rq;
4255         struct sched_entity *se = &p->se;
4256         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4257
4258         for_each_sched_entity(se) {
4259                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4260                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4261
4262                 /*
4263                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4264                  *
4265                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4266                  * post the final h_nr_running decrement below.
4267                 */
4268                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4269                         break;
4270                 cfs_rq->h_nr_running--;
4271
4272                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4273                 if (cfs_rq->load.weight) {
4274                         /*
4275                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4276                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4277                          */
4278                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4279                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4280
4281                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4282                         se = parent_entity(se);
4283                         break;
4284                 }
4285                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4286         }
4287
4288         for_each_sched_entity(se) {
4289                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4290                 cfs_rq->h_nr_running--;
4291
4292                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4293                         break;
4294
4295                 update_load_avg(se, 1);
4296                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4297         }
4298
4299         if (!se) {
4300                 sub_nr_running(rq, 1);
4301                 schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4302
4303                 /*
4304                  * We want to potentially trigger a freq switch
4305                  * request only for tasks that are going to sleep;
4306                  * this is because we get here also during load
4307                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4308                  * trigger as single request after load balancing is
4309                  * done.
4310                  */
4311                 if (task_sleep) {
4312                         if (rq->cfs.nr_running)
4313                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4314                         else if (sched_freq())
4315                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4316                 }
4317         }
4318         hrtick_update(rq);
4319 }
4320
4321 #ifdef CONFIG_SMP
4322
4323 /*
4324  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4325  */
4326
4327 /*
4328  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4329  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4330  *
4331  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4332  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4333  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4334  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4335  *
4336  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4337  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4338  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4339  *
4340  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4341  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4342  * particular idx is approximated to be zero.
4343  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4344  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4345  * based on 128 point scale.
4346  * Example:
4347  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4348  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4349  *
4350  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4351  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4352  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4353  */
4354 #define DEGRADE_SHIFT           7
4355 static const unsigned char
4356                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4357 static const unsigned char
4358                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4359                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4360                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4361                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4362                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4363                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4364
4365 /*
4366  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4367  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4368  * adding any new load.
4369  */
4370 static unsigned long
4371 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4372 {
4373         int j = 0;
4374
4375         if (!missed_updates)
4376                 return load;
4377
4378         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4379                 return 0;
4380
4381         if (idx == 1)
4382                 return load >> missed_updates;
4383
4384         while (missed_updates) {
4385                 if (missed_updates % 2)
4386                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4387
4388                 missed_updates >>= 1;
4389                 j++;
4390         }
4391         return load;
4392 }
4393
4394 /*
4395  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4396  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4397  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4398  */
4399 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4400                               unsigned long pending_updates)
4401 {
4402         int i, scale;
4403
4404         this_rq->nr_load_updates++;
4405
4406         /* Update our load: */
4407         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4408         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4409                 unsigned long old_load, new_load;
4410
4411                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4412
4413                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4414                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4415                 new_load = this_load;
4416                 /*
4417                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4418                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4419                  * example.
4420                  */
4421                 if (new_load > old_load)
4422                         new_load += scale - 1;
4423
4424                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4425         }
4426
4427         sched_avg_update(this_rq);
4428 }
4429
4430 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4431 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4432 {
4433         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4434 }
4435
4436 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4437 /*
4438  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4439  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4440  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4441  *
4442  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4443  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4444  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4445  * (tick_nohz_idle_exit).
4446  *
4447  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4448  */
4449
4450 /*
4451  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4452  * idle balance.
4453  */
4454 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4455 {
4456         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4457         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4458         unsigned long pending_updates;
4459
4460         /*
4461          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4462          */
4463         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4464                 return;
4465
4466         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4467         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4468
4469         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4470 }
4471
4472 /*
4473  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4474  */
4475 void update_cpu_load_nohz(void)
4476 {
4477         struct rq *this_rq = this_rq();
4478         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4479         unsigned long pending_updates;
4480
4481         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4482                 return;
4483
4484         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4485         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4486         if (pending_updates) {
4487                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4488                 /*
4489                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4490                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4491                  */
4492                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4493         }
4494         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4495 }
4496 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4497
4498 /*
4499  * Called from scheduler_tick()
4500  */
4501 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4502 {
4503         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4504         /*
4505          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4506          */
4507         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4508         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4509 }
4510
4511 /*
4512  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4513  * according to the scheduling class and "nice" value.
4514  *
4515  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4516  * balance conservatively.
4517  */
4518 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4519 {
4520         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4521         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4522
4523         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4524                 return total;
4525
4526         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4527 }
4528
4529 /*
4530  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4531  * according to the scheduling class and "nice" value.
4532  */
4533 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4534 {
4535         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4536         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4537
4538         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4539                 return total;
4540
4541         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4542 }
4543
4544
4545 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4546 {
4547         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4548         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4549         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4550
4551         if (nr_running)
4552                 return load_avg / nr_running;
4553
4554         return 0;
4555 }
4556
4557 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4558 {
4559         /*
4560          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4561          * about the boundary, really active task won't care
4562          * about the loss.
4563          */
4564         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4565                 current->wakee_flips >>= 1;
4566                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4567         }
4568
4569         if (current->last_wakee != p) {
4570                 current->last_wakee = p;
4571                 current->wakee_flips++;
4572         }
4573 }
4574
4575 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4576 {
4577         struct sched_entity *se = &p->se;
4578         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4579         u64 min_vruntime;
4580
4581 #ifndef CONFIG_64BIT
4582         u64 min_vruntime_copy;
4583
4584         do {
4585                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4586                 smp_rmb();
4587                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4588         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4589 #else
4590         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4591 #endif
4592
4593         se->vruntime -= min_vruntime;
4594         record_wakee(p);
4595 }
4596
4597 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4598 /*
4599  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4600  *
4601  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4602  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4603  * can calculate the shift in shares.
4604  *
4605  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4606  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4607  * total group weight.
4608  *
4609  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4610  * distribution (s_i) using:
4611  *
4612  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4613  *
4614  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4615  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4616  * shares distribution (s_i):
4617  *
4618  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4619  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4620  *
4621  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4622  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4623  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4624  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4625  *
4626  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4627  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4628  *
4629  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4630  *
4631  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4632  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4633  * weight and shares distributions like:
4634  *
4635  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4636  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4637  *
4638  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4639  *
4640  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4641  *
4642  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4643  *
4644  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4645  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4646  * 4/7) times the weight of the group.
4647  */
4648 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4649 {
4650         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4651
4652         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4653                 return wl;
4654
4655         for_each_sched_entity(se) {
4656                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4657                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4658
4659                 tg = cfs_rq->tg;
4660
4661                 /*
4662                  * W = @wg + \Sum rw_j
4663                  */
4664                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4665
4666                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4667                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4668                 W += w;
4669
4670                 /*
4671                  * w = rw_i + @wl
4672                  */
4673                 w += wl;
4674
4675                 /*
4676                  * wl = S * s'_i; see (2)
4677                  */
4678                 if (W > 0 && w < W)
4679                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4680                 else
4681                         wl = tg->shares;
4682
4683                 /*
4684                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4685                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4686                  * calc_cfs_shares().
4687                  */
4688                 if (wl < MIN_SHARES)
4689                         wl = MIN_SHARES;
4690
4691                 /*
4692                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4693                  */
4694                 wl -= se->avg.load_avg;
4695
4696                 /*
4697                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4698                  * the final effective load change on the root group. Since
4699                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4700                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4701                  * resulting from this level per the above.
4702                  */
4703                 wg = 0;
4704         }
4705
4706         return wl;
4707 }
4708 #else
4709
4710 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4711 {
4712         return wl;
4713 }
4714
4715 #endif
4716
4717 static inline bool energy_aware(void)
4718 {
4719         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4720 }
4721
4722 struct energy_env {
4723         struct sched_group      *sg_top;
4724         struct sched_group      *sg_cap;
4725         int                     cap_idx;
4726         int                     util_delta;
4727         int                     src_cpu;
4728         int                     dst_cpu;
4729         int                     energy;
4730         struct {
4731                 int before;
4732                 int after;
4733                 int diff;
4734         } nrg;
4735         struct {
4736                 int before;
4737                 int after;
4738                 int delta;
4739         } cap;
4740 };
4741
4742 /*
4743  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4744  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4745  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4746  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4747  *
4748  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4749  *
4750  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4751  *
4752  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4753  *
4754  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4755  */
4756 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4757 {
4758         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4759
4760         if (util >= capacity)
4761                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4762
4763         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4764 }
4765
4766 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4767 {
4768         if (cpu == eenv->src_cpu)
4769                 return -eenv->util_delta;
4770         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4771                 return eenv->util_delta;
4772         return 0;
4773 }
4774
4775 static
4776 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4777 {
4778         int i, delta;
4779         unsigned long max_util = 0;
4780
4781         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4782                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4783                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4784         }
4785
4786         return max_util;
4787 }
4788
4789 /*
4790  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4791  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4792  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4793  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4794  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4795  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4796  * estimate (more busy).
4797  */
4798 static unsigned
4799 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4800 {
4801         int i, delta;
4802         unsigned long util_sum = 0;
4803         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4804
4805         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4806                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4807                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4808         }
4809
4810         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4811                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4812         return util_sum;
4813 }
4814
4815 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4816         const struct sched_group_energy const *sge)
4817 {
4818         int idx;
4819         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4820
4821         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4822                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4823                         break;
4824         }
4825
4826         eenv->cap_idx = idx;
4827
4828         return idx;
4829 }
4830
4831 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4832 {
4833         int i, state = INT_MAX;
4834
4835         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4836         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4837                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4838
4839         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4840         state++;
4841
4842         return state;
4843 }
4844
4845 /*
4846  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4847  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4848  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4849  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4850  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4851  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4852  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4853  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4854  */
4855 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4856 {
4857         struct sched_domain *sd;
4858         int cpu, total_energy = 0;
4859         struct cpumask visit_cpus;
4860         struct sched_group *sg;
4861
4862         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4863
4864         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4865
4866         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4867                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4868
4869                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4870
4871                 /*
4872                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4873                  * sched_group?
4874                  */
4875                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4876
4877                 if (!sd)
4878                         /*
4879                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4880                          * wrong energy estimation is better than entering an
4881                          * infinite loop.
4882                          */
4883                         return -EINVAL;
4884
4885                 if (sd->parent)
4886                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4887
4888                 for_each_domain(cpu, sd) {
4889                         sg = sd->groups;
4890
4891                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4892                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4893                                 break;
4894
4895                         do {
4896                                 unsigned long group_util;
4897                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4898                                 int cap_idx, idle_idx;
4899
4900                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4901                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4902                                 else
4903                                         eenv->sg_cap = sg;
4904
4905                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4906
4907                                 if (sg->group_weight == 1) {
4908                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
4909                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
4910                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4911                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4912                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
4913                                         }
4914                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
4915                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
4916                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4917                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4918                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
4919                                         }
4920                                 }
4921
4922                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4923                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4924                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4925                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4926                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4927                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4928                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4929
4930                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4931
4932                                 if (!sd->child)
4933                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4934
4935                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4936                                         goto next_cpu;
4937
4938                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4939                 }
4940 next_cpu:
4941                 continue;
4942         }
4943
4944         eenv->energy = total_energy;
4945         return 0;
4946 }
4947
4948 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4949 {
4950         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4951 }
4952
4953 /*
4954  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
4955  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
4956  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
4957  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
4958  * both are specified, the utilization is migrated.
4959  */
4960 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
4961 {
4962         struct sched_domain *sd;
4963         struct sched_group *sg;
4964         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
4965
4966         struct energy_env eenv_before = {
4967                 .util_delta     = 0,
4968                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
4969                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
4970                 .nrg            = { 0, 0, 0 },
4971                 .cap            = { 0, 0, 0 },
4972         };
4973
4974         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
4975                 return 0;
4976
4977         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
4978         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
4979
4980         if (!sd)
4981                 return 0; /* Error */
4982
4983         sg = sd->groups;
4984
4985         do {
4986                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
4987                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
4988
4989                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
4990                                 return 0; /* Invalid result abort */
4991                         energy_before += eenv_before.energy;
4992
4993                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
4994                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
4995                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
4996
4997                         if (sched_group_energy(eenv))
4998                                 return 0; /* Invalid result abort */
4999                         energy_after += eenv->energy;
5000                 }
5001         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5002
5003         eenv->nrg.before = energy_before;
5004         eenv->nrg.after = energy_after;
5005         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5006
5007         return eenv->nrg.diff;
5008 }
5009
5010 /*
5011  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5012  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5013  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5014  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5015  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5016  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5017  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5018  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5019  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5020  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5021  */
5022 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5023 {
5024         unsigned int master = current->wakee_flips;
5025         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5026         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5027
5028         if (master < slave)
5029                 swap(master, slave);
5030         if (slave < factor || master < slave * factor)
5031                 return 0;
5032         return 1;
5033 }
5034
5035 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5036 {
5037         s64 this_load, load;
5038         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5039         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5040         struct task_group *tg;
5041         unsigned long weight;
5042         int balanced;
5043
5044         idx       = sd->wake_idx;
5045         this_cpu  = smp_processor_id();
5046         prev_cpu  = task_cpu(p);
5047         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5048         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5049
5050         /*
5051          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5052          * effect of the currently running task from the load
5053          * of the current CPU:
5054          */
5055         if (sync) {
5056                 tg = task_group(current);
5057                 weight = current->se.avg.load_avg;
5058
5059                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5060                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5061         }
5062
5063         tg = task_group(p);
5064         weight = p->se.avg.load_avg;
5065
5066         /*
5067          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5068          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5069          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5070          * about that, so that's good too.
5071          *
5072          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5073          * task to be woken on this_cpu.
5074          */
5075         this_eff_load = 100;
5076         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5077
5078         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5079         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5080
5081         if (this_load > 0) {
5082                 this_eff_load *= this_load +
5083                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5084
5085                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5086         }
5087
5088         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5089
5090         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5091
5092         if (!balanced)
5093                 return 0;
5094
5095         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5096         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5097
5098         return 1;
5099 }
5100
5101 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5102 {
5103         return p->se.avg.util_avg;
5104 }
5105
5106 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5107
5108 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5109
5110 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5111 {
5112         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5113
5114         util += boosted_task_util(p);
5115
5116         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5117 }
5118
5119 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5120 {
5121         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5122         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5123
5124         if (capacity == max_capacity)
5125                 return true;
5126
5127         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5128                 return true;
5129
5130         return __task_fits(p, cpu, 0);
5131 }
5132
5133 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5134 {
5135         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5136 }
5137
5138 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5139 {
5140         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5141 }
5142
5143 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5144
5145 static unsigned long
5146 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5147 {
5148         unsigned long long margin = 0;
5149
5150         /*
5151          * Signal proportional compensation (SPC)
5152          *
5153          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5154          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5155          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5156          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5157          */
5158         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5159         margin *= boost;
5160
5161         /*
5162          * Fast integer division by constant:
5163          *  Constant   :                 (C) = 100
5164          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5165          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5166          *
5167          * Thus:
5168          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5169          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5170          *
5171          *
5172          */
5173         margin  *= 1311;
5174         margin >>= 17;
5175
5176         return margin;
5177 }
5178
5179 static inline unsigned int
5180 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5181 {
5182         unsigned int boost;
5183
5184 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5185         boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5186 #else
5187         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5188 #endif
5189         if (boost == 0)
5190                 return 0;
5191
5192         return schedtune_margin(util, boost);
5193 }
5194
5195 static inline unsigned long
5196 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5197 {
5198         unsigned int boost;
5199         unsigned long util;
5200         unsigned long margin;
5201
5202 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5203         boost = schedtune_task_boost(task);
5204 #else
5205         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5206 #endif
5207         if (boost == 0)
5208                 return 0;
5209
5210         util = task_util(task);
5211         margin = schedtune_margin(util, boost);
5212
5213         return margin;
5214 }
5215
5216 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5217
5218 static inline unsigned int
5219 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5220 {
5221         return 0;
5222 }
5223
5224 static inline unsigned int
5225 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5226 {
5227         return 0;
5228 }
5229
5230 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5231
5232 static inline unsigned long
5233 boosted_cpu_util(int cpu)
5234 {
5235         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5236         unsigned long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5237
5238         return util + margin;
5239 }
5240
5241 static inline unsigned long
5242 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5243 {
5244         unsigned long util = task_util(task);
5245         unsigned long margin = schedtune_task_margin(task);
5246
5247         return util + margin;
5248 }
5249
5250 /*
5251  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5252  * domain.
5253  */
5254 static struct sched_group *
5255 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5256                   int this_cpu, int sd_flag)
5257 {
5258         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5259         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5260         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5261         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5262         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5263         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5264         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5265
5266         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5267                 load_idx = sd->wake_idx;
5268
5269         do {
5270                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5271                 int local_group;
5272                 int i;
5273
5274                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5275                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5276                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5277                         continue;
5278
5279                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5280                                                sched_group_cpus(group));
5281
5282                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5283                 avg_load = 0;
5284
5285                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5286                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5287                         if (local_group)
5288                                 load = source_load(i, load_idx);
5289                         else
5290                                 load = target_load(i, load_idx);
5291
5292                         avg_load += load;
5293
5294                         /*
5295                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5296                          * that can fit the task.
5297                          */
5298                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5299                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5300                                 fit_group = group;
5301                         }
5302
5303                         /*
5304                          * Look for group which has most spare capacity on a
5305                          * single cpu.
5306                          */
5307                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5308                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5309                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5310                                 spare_group = group;
5311                         }
5312                 }
5313
5314                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5315                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5316
5317                 if (local_group) {
5318                         this_load = avg_load;
5319                 } else if (avg_load < min_load) {
5320                         min_load = avg_load;
5321                         idlest = group;
5322                 }
5323         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5324
5325         if (fit_group)
5326                 return fit_group;
5327
5328         if (spare_group)
5329                 return spare_group;
5330
5331         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5332                 return NULL;
5333         return idlest;
5334 }
5335
5336 /*
5337  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5338  */
5339 static int
5340 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5341 {
5342         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5343         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5344         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5345         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5346         int shallowest_idle_cpu = -1;
5347         int i;
5348
5349         /* Traverse only the allowed CPUs */
5350         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5351                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5352                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5353                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5354                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5355                                 /*
5356                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5357                                  * has the smallest exit latency irrespective
5358                                  * of any idle timestamp.
5359                                  */
5360                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5361                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5362                                 shallowest_idle_cpu = i;
5363                         } else if (idle_cpu(i) &&
5364                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5365                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5366                                 /*
5367                                  * If equal or no active idle state, then
5368                                  * the most recently idled CPU might have
5369                                  * a warmer cache.
5370                                  */
5371                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5372                                 shallowest_idle_cpu = i;
5373                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5374                                 /*
5375                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5376                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5377                                  * fallback.
5378                                  */
5379                                 shallowest_idle_cpu = i;
5380                         }
5381                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5382                         load = weighted_cpuload(i);
5383                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5384                                 min_load = load;
5385                                 least_loaded_cpu = i;
5386                         }
5387                 }
5388         }
5389
5390         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5391 }
5392
5393 /*
5394  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5395  */
5396 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5397 {
5398         struct sched_domain *sd;
5399         struct sched_group *sg;
5400         int i = task_cpu(p);
5401
5402         if (idle_cpu(target))
5403                 return target;
5404
5405         /*
5406          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5407          */
5408         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5409                 return i;
5410
5411         /*
5412          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5413          */
5414         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5415         for_each_lower_domain(sd) {
5416                 sg = sd->groups;
5417                 do {
5418                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5419                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5420                                 goto next;
5421
5422                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5423                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5424                                         goto next;
5425                         }
5426
5427                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5428                                         tsk_cpus_allowed(p));
5429                         goto done;
5430 next:
5431                         sg = sg->next;
5432                 } while (sg != sd->groups);
5433         }
5434 done:
5435         return target;
5436 }
5437
5438 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5439 {
5440         struct sched_domain *sd;
5441         struct sched_group *sg, *sg_target;
5442         int target_max_cap = INT_MAX;
5443         int target_cpu = task_cpu(p);
5444         int i;
5445
5446         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5447
5448         if (!sd)
5449                 return target;
5450
5451         sg = sd->groups;
5452         sg_target = sg;
5453
5454         /*
5455          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5456          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5457          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5458          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5459          * point.
5460          */
5461         do {
5462                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5463                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5464
5465                 /*
5466                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5467                  * Ideally we should query the energy model for the right
5468                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5469                  */
5470                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5471                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5472                         sg_target = sg;
5473                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5474                 }
5475         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5476
5477         /* Find cpu with sufficient capacity */
5478         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5479                 /*
5480                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5481                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5482                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5483                  */
5484                 int new_util = cpu_util(i) + boosted_task_util(p);
5485
5486                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5487                         continue;
5488
5489                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5490                         target_cpu = i;
5491                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5492                                 break;
5493                 }
5494
5495                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5496                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5497                         target_cpu = i;
5498         }
5499
5500         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5501                 struct energy_env eenv = {
5502                         .util_delta     = task_util(p),
5503                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5504                         .dst_cpu        = target_cpu,
5505                 };
5506
5507                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5508                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5509                         return target_cpu;
5510
5511                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5512                         return task_cpu(p);
5513         }
5514
5515         return target_cpu;
5516 }
5517
5518 /*
5519  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5520  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5521  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5522  *
5523  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5524  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5525  *
5526  * Returns the target cpu number.
5527  *
5528  * preempt must be disabled.
5529  */
5530 static int
5531 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5532 {
5533         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5534         int cpu = smp_processor_id();
5535         int new_cpu = prev_cpu;
5536         int want_affine = 0;
5537         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5538
5539         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5540                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5541                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5542                               energy_aware();
5543
5544         rcu_read_lock();
5545         for_each_domain(cpu, tmp) {
5546                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5547                         break;
5548
5549                 /*
5550                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5551                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5552                  */
5553                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5554                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5555                         affine_sd = tmp;
5556                         break;
5557                 }
5558
5559                 if (tmp->flags & sd_flag)
5560                         sd = tmp;
5561                 else if (!want_affine)
5562                         break;
5563         }
5564
5565         if (affine_sd) {
5566                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5567                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5568                         new_cpu = cpu;
5569         }
5570
5571         if (!sd) {
5572                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5573                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5574                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5575                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5576
5577         } else while (sd) {
5578                 struct sched_group *group;
5579                 int weight;
5580
5581                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5582                         sd = sd->child;
5583                         continue;
5584                 }
5585
5586                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5587                 if (!group) {
5588                         sd = sd->child;
5589                         continue;
5590                 }
5591
5592                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5593                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5594                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5595                         sd = sd->child;
5596                         continue;
5597                 }
5598
5599                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5600                 cpu = new_cpu;
5601                 weight = sd->span_weight;
5602                 sd = NULL;
5603                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5604                         if (weight <= tmp->span_weight)
5605                                 break;
5606                         if (tmp->flags & sd_flag)
5607                                 sd = tmp;
5608                 }
5609                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5610         }
5611         rcu_read_unlock();
5612
5613         return new_cpu;
5614 }
5615
5616 /*
5617  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5618  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5619  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5620  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5621  */
5622 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5623 {
5624         /*
5625          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5626          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5627          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5628          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5629          * load sounds not bad.
5630          */
5631         remove_entity_load_avg(&p->se);
5632
5633         /* Tell new CPU we are migrated */
5634         p->se.avg.last_update_time = 0;
5635
5636         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5637         p->se.exec_start = 0;
5638 }
5639
5640 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5641 {
5642         remove_entity_load_avg(&p->se);
5643 }
5644 #endif /* CONFIG_SMP */
5645
5646 static unsigned long
5647 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5648 {
5649         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5650
5651         /*
5652          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5653          * to virtual-time in his units.
5654          *
5655          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5656          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5657          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5658          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5659          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5660          *
5661          * This is especially important for buddies when the leftmost
5662          * task is higher priority than the buddy.
5663          */
5664         return calc_delta_fair(gran, se);
5665 }
5666
5667 /*
5668  * Should 'se' preempt 'curr'.
5669  *
5670  *             |s1
5671  *        |s2
5672  *   |s3
5673  *         g
5674  *      |<--->|c
5675  *
5676  *  w(c, s1) = -1
5677  *  w(c, s2) =  0
5678  *  w(c, s3) =  1
5679  *
5680  */
5681 static int
5682 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5683 {
5684         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5685
5686         if (vdiff <= 0)
5687                 return -1;
5688
5689         gran = wakeup_gran(curr, se);
5690         if (vdiff > gran)
5691                 return 1;
5692
5693         return 0;
5694 }
5695
5696 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5697 {
5698         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5699                 return;
5700
5701         for_each_sched_entity(se)
5702                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5703 }
5704
5705 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5706 {
5707         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5708                 return;
5709
5710         for_each_sched_entity(se)
5711                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5712 }
5713
5714 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5715 {
5716         for_each_sched_entity(se)
5717                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5718 }
5719
5720 /*
5721  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5722  */
5723 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5724 {
5725         struct task_struct *curr = rq->curr;
5726         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5727         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5728         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5729         int next_buddy_marked = 0;
5730
5731         if (unlikely(se == pse))
5732                 return;
5733
5734         /*
5735          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5736          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5737          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5738          * next-buddy nomination below.
5739          */
5740         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5741                 return;
5742
5743         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5744                 set_next_buddy(pse);
5745                 next_buddy_marked = 1;
5746         }
5747
5748         /*
5749          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5750          * wake up path.
5751          *
5752          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5753          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5754          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5755          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5756          * below.
5757          */
5758         if (test_tsk_need_resched(curr))
5759                 return;
5760
5761         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5762         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5763             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5764                 goto preempt;
5765
5766         /*
5767          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5768          * is driven by the tick):
5769          */
5770         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5771                 return;
5772
5773         find_matching_se(&se, &pse);
5774         update_curr(cfs_rq_of(se));
5775         BUG_ON(!pse);
5776         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5777                 /*
5778                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5779                  * triggering this preemption.
5780                  */
5781                 if (!next_buddy_marked)
5782                         set_next_buddy(pse);
5783                 goto preempt;
5784         }
5785
5786         return;
5787
5788 preempt:
5789         resched_curr(rq);
5790         /*
5791          * Only set the backward buddy when the current task is still
5792          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5793          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5794          * point, either of which can * drop the rq lock.
5795          *
5796          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5797          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5798          */
5799         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5800                 return;
5801
5802         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5803                 set_last_buddy(se);
5804 }
5805
5806 static struct task_struct *
5807 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5808 {
5809         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5810         struct sched_entity *se;
5811         struct task_struct *p;
5812         int new_tasks;
5813
5814 again:
5815 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5816         if (!cfs_rq->nr_running)
5817                 goto idle;
5818
5819         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5820                 goto simple;
5821
5822         /*
5823          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5824          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5825          *
5826          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5827          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5828          */
5829
5830         do {
5831                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5832
5833                 /*
5834                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5835                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5836                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5837                  * forget we've ever seen it.
5838                  */
5839                 if (curr) {
5840                         if (curr->on_rq)
5841                                 update_curr(cfs_rq);
5842                         else
5843                                 curr = NULL;
5844
5845                         /*
5846                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5847                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5848                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5849                          * be correct.
5850                          */
5851                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5852                                 goto simple;
5853                 }
5854
5855                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5856                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5857         } while (cfs_rq);
5858
5859         p = task_of(se);
5860
5861         /*
5862          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5863          * is a different task than we started out with, try and touch the
5864          * least amount of cfs_rqs.
5865          */
5866         if (prev != p) {
5867                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5868
5869                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5870                         int se_depth = se->depth;
5871                         int pse_depth = pse->depth;
5872
5873                         if (se_depth <= pse_depth) {
5874                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5875                                 pse = parent_entity(pse);
5876                         }
5877                         if (se_depth >= pse_depth) {
5878                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5879                                 se = parent_entity(se);
5880                         }
5881                 }
5882
5883                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5884                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5885         }
5886
5887         if (hrtick_enabled(rq))
5888                 hrtick_start_fair(rq, p);
5889
5890         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5891
5892         return p;
5893 simple:
5894         cfs_rq = &rq->cfs;
5895 #endif
5896
5897         if (!cfs_rq->nr_running)
5898                 goto idle;
5899
5900         put_prev_task(rq, prev);
5901
5902         do {
5903                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5904                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5905                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5906         } while (cfs_rq);
5907
5908         p = task_of(se);
5909
5910         if (hrtick_enabled(rq))
5911                 hrtick_start_fair(rq, p);
5912
5913         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5914
5915         return p;
5916
5917 idle:
5918         rq->misfit_task = 0;
5919         /*
5920          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5921          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5922          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5923          * re-start the picking loop.
5924          */
5925         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5926         new_tasks = idle_balance(rq);
5927         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5928         /*
5929          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5930          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5931          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5932          */
5933         if (new_tasks < 0)
5934                 return RETRY_TASK;
5935
5936         if (new_tasks > 0)
5937                 goto again;
5938
5939         return NULL;
5940 }
5941
5942 /*
5943  * Account for a descheduled task:
5944  */
5945 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5946 {
5947         struct sched_entity *se = &prev->se;
5948         struct cfs_rq *cfs_rq;
5949
5950         for_each_sched_entity(se) {
5951                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5952                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5953         }
5954 }
5955
5956 /*
5957  * sched_yield() is very simple
5958  *
5959  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5960  */
5961 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5962 {
5963         struct task_struct *curr = rq->curr;
5964         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5965         struct sched_entity *se = &curr->se;
5966
5967         /*
5968          * Are we the only task in the tree?
5969          */
5970         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5971                 return;
5972
5973         clear_buddies(cfs_rq, se);
5974
5975         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5976                 update_rq_clock(rq);
5977                 /*
5978                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5979                  */
5980                 update_curr(cfs_rq);
5981                 /*
5982                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5983                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5984                  * and double the fastpath cost.
5985                  */
5986                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5987         }
5988
5989         set_skip_buddy(se);
5990 }
5991
5992 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5993 {
5994         struct sched_entity *se = &p->se;
5995
5996         /* throttled hierarchies are not runnable */
5997         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5998                 return false;
5999
6000         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6001         set_next_buddy(se);
6002
6003         yield_task_fair(rq);
6004
6005         return true;
6006 }
6007
6008 #ifdef CONFIG_SMP
6009 /**************************************************
6010  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6011  *
6012  * BASICS
6013  *
6014  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6015  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6016  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6017  *
6018  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6019  *
6020  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6021  * W_i,0 is defined as:
6022  *
6023  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6024  *
6025  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6026  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6027  *
6028  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6029  * weight:
6030  *
6031  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6032  *
6033  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6034  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6035  * can also include other factors [XXX].
6036  *
6037  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6038  * directly from (1):
6039  *
6040  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6041  *
6042  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6043  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6044  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6045  *
6046  * [XXX expand on:
6047  *     - infeasible weights;
6048  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6049  *
6050  *
6051  * SCHED DOMAINS
6052  *
6053  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6054  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6055  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6056  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6057  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6058  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6059  * the groups.
6060  *
6061  * This yields:
6062  *
6063  *     log_2 n     1     n
6064  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6065  *     i = 0      2^i   2^i
6066  *                               `- size of each group
6067  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6068  *         |         `- freq
6069  *         `- sum over all levels
6070  *
6071  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6072  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6073  *
6074  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6075  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6076  *
6077  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6078  *
6079  *             log_2 n     
6080  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6081  *             k = 0
6082  *
6083  * And you'll find that:
6084  *
6085  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6086  *
6087  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6088  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6089  * of:
6090  *
6091  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6092  *
6093  *
6094  * WORK CONSERVING
6095  *
6096  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6097  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6098  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6099  *
6100  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6101  * time.
6102  *
6103  * [XXX more?]
6104  *
6105  *
6106  * CGROUPS
6107  *
6108  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6109  *
6110  *                                s_k,i
6111  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6112  *                                 S_k
6113  *
6114  * Where
6115  *
6116  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6117  *
6118  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6119  *
6120  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6121  * property.
6122  *
6123  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6124  *      rewrite all of this once again.]
6125  */ 
6126
6127 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6128
6129 enum fbq_type { regular, remote, all };
6130
6131 enum group_type {
6132         group_other = 0,
6133         group_misfit_task,
6134         group_imbalanced,
6135         group_overloaded,
6136 };
6137
6138 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6139 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6140 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6141 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6142
6143 struct lb_env {
6144         struct sched_domain     *sd;
6145
6146         struct rq               *src_rq;
6147         int                     src_cpu;
6148
6149         int                     dst_cpu;
6150         struct rq               *dst_rq;
6151
6152         struct cpumask          *dst_grpmask;
6153         int                     new_dst_cpu;
6154         enum cpu_idle_type      idle;
6155         long                    imbalance;
6156         unsigned int            src_grp_nr_running;
6157         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6158         struct cpumask          *cpus;
6159
6160         unsigned int            flags;
6161
6162         unsigned int            loop;
6163         unsigned int            loop_break;
6164         unsigned int            loop_max;
6165
6166         enum fbq_type           fbq_type;
6167         enum group_type         busiest_group_type;
6168         struct list_head        tasks;
6169 };
6170
6171 /*
6172  * Is this task likely cache-hot:
6173  */
6174 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6175 {
6176         s64 delta;
6177
6178         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6179
6180         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6181                 return 0;
6182
6183         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6184                 return 0;
6185
6186         /*
6187          * Buddy candidates are cache hot:
6188          */
6189         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6190                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6191                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6192                 return 1;
6193
6194         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6195                 return 1;
6196         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6197                 return 0;
6198
6199         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6200
6201         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6202 }
6203
6204 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6205 /*
6206  * Returns 1, if task migration degrades locality
6207  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6208  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6209  */
6210 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6211 {
6212         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6213         unsigned long src_faults, dst_faults;
6214         int src_nid, dst_nid;
6215
6216         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6217                 return -1;
6218
6219         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6220                 return -1;
6221
6222         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6223         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6224
6225         if (src_nid == dst_nid)
6226                 return -1;
6227
6228         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6229         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6230                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6231                         return 1;
6232                 else
6233                         return -1;
6234         }
6235
6236         /* Encourage migration to the preferred node. */
6237         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6238                 return 0;
6239
6240         if (numa_group) {
6241                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6242                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6243         } else {
6244                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6245                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6246         }
6247
6248         return dst_faults < src_faults;
6249 }
6250
6251 #else
6252 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6253                                              struct lb_env *env)
6254 {
6255         return -1;
6256 }
6257 #endif
6258
6259 /*
6260  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6261  */
6262 static
6263 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6264 {
6265         int tsk_cache_hot;
6266
6267         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6268
6269         /*
6270          * We do not migrate tasks that are:
6271          * 1) throttled_lb_pair, or
6272          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6273          * 3) running (obviously), or
6274          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6275          */
6276         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6277                 return 0;
6278
6279         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6280                 int cpu;
6281
6282                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6283
6284                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6285
6286                 /*
6287                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6288                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6289                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6290                  *
6291                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6292                  * one in current iteration.
6293                  */
6294                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6295                         return 0;
6296
6297                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6298                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6299                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6300                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6301                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6302                                 break;
6303                         }
6304                 }
6305
6306                 return 0;
6307         }
6308
6309         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6310         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6311
6312         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6313                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6314                 return 0;
6315         }
6316
6317         /*
6318          * Aggressive migration if:
6319          * 1) destination numa is preferred
6320          * 2) task is cache cold, or
6321          * 3) too many balance attempts have failed.
6322          */
6323         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6324         if (tsk_cache_hot == -1)
6325                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6326
6327         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6328             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6329                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6330                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6331                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6332                 }
6333                 return 1;
6334         }
6335
6336         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6337         return 0;
6338 }
6339
6340 /*
6341  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6342  */
6343 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6344 {
6345         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6346
6347         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6348         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6349         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6350 }
6351
6352 /*
6353  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6354  * part of active balancing operations within "domain".
6355  *
6356  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6357  */
6358 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6359 {
6360         struct task_struct *p, *n;
6361
6362         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6363
6364         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6365                 if (!can_migrate_task(p, env))
6366                         continue;
6367
6368                 detach_task(p, env);
6369
6370                 /*
6371                  * Right now, this is only the second place where
6372                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6373                  * so we can safely collect stats here rather than
6374                  * inside detach_tasks().
6375                  */
6376                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6377                 return p;
6378         }
6379         return NULL;
6380 }
6381
6382 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6383
6384 /*
6385  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6386  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6387  *
6388  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6389  */
6390 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6391 {
6392         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6393         struct task_struct *p;
6394         unsigned long load;
6395         int detached = 0;
6396
6397         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6398
6399         if (env->imbalance <= 0)
6400                 return 0;
6401
6402         while (!list_empty(tasks)) {
6403                 /*
6404                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6405                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6406                  */
6407                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6408                         break;
6409
6410                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6411
6412                 env->loop++;
6413                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6414                 if (env->loop > env->loop_max)
6415                         break;
6416
6417                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6418                 if (env->loop > env->loop_break) {
6419                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6420                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6421                         break;
6422                 }
6423
6424                 if (!can_migrate_task(p, env))
6425                         goto next;
6426
6427                 load = task_h_load(p);
6428
6429                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6430                         goto next;
6431
6432                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6433                         goto next;
6434
6435                 detach_task(p, env);
6436                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6437
6438                 detached++;
6439                 env->imbalance -= load;
6440
6441 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6442                 /*
6443                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6444                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6445                  * the critical section.
6446                  */
6447                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6448                         break;
6449 #endif
6450
6451                 /*
6452                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6453                  * weighted load.
6454                  */
6455                 if (env->imbalance <= 0)
6456                         break;
6457
6458                 continue;
6459 next:
6460                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6461         }
6462
6463         /*
6464          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6465          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6466          * than inside detach_one_task().
6467          */
6468         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6469
6470         return detached;
6471 }
6472
6473 /*
6474  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6475  */
6476 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6477 {
6478         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6479
6480         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6481         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6482         activate_task(rq, p, 0);
6483         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6484 }
6485
6486 /*
6487  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6488  * its new rq.
6489  */
6490 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6491 {
6492         raw_spin_lock(&rq->lock);
6493         attach_task(rq, p);
6494         /*
6495          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6496          */
6497         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6498         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6499 }
6500
6501 /*
6502  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6503  * new rq.
6504  */
6505 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6506 {
6507         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6508         struct task_struct *p;
6509
6510         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6511
6512         while (!list_empty(tasks)) {
6513                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6514                 list_del_init(&p->se.group_node);
6515
6516                 attach_task(env->dst_rq, p);
6517         }
6518
6519         /*
6520          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6521          */
6522         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6523
6524         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6525 }
6526
6527 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6528 static void update_blocked_averages(int cpu)
6529 {
6530         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6531         struct cfs_rq *cfs_rq;
6532         unsigned long flags;
6533
6534         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6535         update_rq_clock(rq);
6536
6537         /*
6538          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6539          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6540          */
6541         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6542                 /* throttled entities do not contribute to load */
6543                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6544                         continue;
6545
6546                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6547                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6548         }
6549         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6550 }
6551
6552 /*
6553  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6554  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6555  * group is a fraction of its parents load.
6556  */
6557 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6558 {
6559         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6560         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6561         unsigned long now = jiffies;
6562         unsigned long load;
6563
6564         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6565                 return;
6566
6567         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6568         for_each_sched_entity(se) {
6569                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6570                 cfs_rq->h_load_next = se;
6571                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6572                         break;
6573         }
6574
6575         if (!se) {
6576                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6577                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6578         }
6579
6580         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6581                 load = cfs_rq->h_load;
6582                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6583                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6584                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6585                 cfs_rq->h_load = load;
6586                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6587         }
6588 }
6589
6590 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6591 {
6592         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6593
6594         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6595         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6596                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6597 }
6598 #else
6599 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6600 {
6601         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6602         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6603         unsigned long flags;
6604
6605         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6606         update_rq_clock(rq);
6607         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6608         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6609 }
6610
6611 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6612 {
6613         return p->se.avg.load_avg;
6614 }
6615 #endif
6616
6617 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6618
6619 /*
6620  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6621  */
6622 struct sg_lb_stats {
6623         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6624         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6625         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6626         unsigned long load_per_task;
6627         unsigned long group_capacity;
6628         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6629         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6630         unsigned int idle_cpus;
6631         unsigned int group_weight;
6632         enum group_type group_type;
6633         int group_no_capacity;
6634         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6635 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6636         unsigned int nr_numa_running;
6637         unsigned int nr_preferred_running;
6638 #endif
6639 };
6640
6641 /*
6642  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6643  *               during load balancing.
6644  */
6645 struct sd_lb_stats {
6646         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6647         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6648         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6649         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6650         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6651
6652         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6653         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6654 };
6655
6656 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6657 {
6658         /*
6659          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6660          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6661          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6662          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6663          */
6664         *sds = (struct sd_lb_stats){
6665                 .busiest = NULL,
6666                 .local = NULL,
6667                 .total_load = 0UL,
6668                 .total_capacity = 0UL,
6669                 .busiest_stat = {
6670                         .avg_load = 0UL,
6671                         .sum_nr_running = 0,
6672                         .group_type = group_other,
6673                 },
6674         };
6675 }
6676
6677 /**
6678  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6679  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6680  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6681  *
6682  * Return: The load index.
6683  */
6684 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6685                                         enum cpu_idle_type idle)
6686 {
6687         int load_idx;
6688
6689         switch (idle) {
6690         case CPU_NOT_IDLE:
6691                 load_idx = sd->busy_idx;
6692                 break;
6693
6694         case CPU_NEWLY_IDLE:
6695                 load_idx = sd->newidle_idx;
6696                 break;
6697         default:
6698                 load_idx = sd->idle_idx;
6699                 break;
6700         }
6701
6702         return load_idx;
6703 }
6704
6705 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6706 {
6707         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6708         u64 total, used, age_stamp, avg;
6709         s64 delta;
6710
6711         /*
6712          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6713          * we read them once before doing sanity checks on them.
6714          */
6715         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6716         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6717         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6718
6719         if (unlikely(delta < 0))
6720                 delta = 0;
6721
6722         total = sched_avg_period() + delta;
6723
6724         used = div_u64(avg, total);
6725
6726         /*
6727          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6728          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6729          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6730          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6731          */
6732         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6733
6734         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6735                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6736
6737         return 1;
6738 }
6739
6740 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6741 {
6742         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6743         mcc->val = 0;
6744         mcc->cpu = -1;
6745 }
6746
6747 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6748 {
6749         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6750         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6751         struct max_cpu_capacity *mcc;
6752         unsigned long max_capacity;
6753         int max_cap_cpu;
6754         unsigned long flags;
6755
6756         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6757
6758         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6759
6760         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6761         max_capacity = mcc->val;
6762         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6763
6764         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6765             (max_capacity < capacity)) {
6766                 mcc->val = capacity;
6767                 mcc->cpu = cpu;
6768 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6769                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6770                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6771                 goto skip_unlock;
6772 #endif
6773         }
6774         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6775
6776 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6777         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6778         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6779
6780         if (!capacity)
6781                 capacity = 1;
6782
6783         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6784         sdg->sgc->capacity = capacity;
6785         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6786 }
6787
6788 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6789 {
6790         struct sched_domain *child = sd->child;
6791         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6792         unsigned long capacity, max_capacity;
6793         unsigned long interval;
6794
6795         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6796         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6797         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6798
6799         if (!child) {
6800                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6801                 return;
6802         }
6803
6804         capacity = 0;
6805         max_capacity = 0;
6806
6807         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6808                 /*
6809                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6810                  * span the current group.
6811                  */
6812
6813                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6814                         struct sched_group_capacity *sgc;
6815                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6816
6817                         /*
6818                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6819                          * gets here before we've attached the domains to the
6820                          * runqueues.
6821                          *
6822                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6823                          * in update_cpu_capacity().
6824                          *
6825                          * This avoids capacity from being 0 and
6826                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6827                          */
6828                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6829                                 capacity += capacity_of(cpu);
6830                         } else {
6831                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6832                                 capacity += sgc->capacity;
6833                         }
6834
6835                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6836                 }
6837         } else  {
6838                 /*
6839                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6840                  * span the current group.
6841                  */ 
6842
6843                 group = child->groups;
6844                 do {
6845                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6846
6847                         capacity += sgc->capacity;
6848                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6849                         group = group->next;
6850                 } while (group != child->groups);
6851         }
6852
6853         sdg->sgc->capacity = capacity;
6854         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6855 }
6856
6857 /*
6858  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6859  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6860  * Return true is the capacity is reduced
6861  */
6862 static inline int
6863 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6864 {
6865         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6866                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6867 }
6868
6869 /*
6870  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6871  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6872  *
6873  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6874  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6875  * Something like:
6876  *
6877  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6878  *              *     * * *
6879  *
6880  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6881  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6882  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6883  *
6884  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6885  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6886  * moving tasks due to affinity constraints.
6887  *
6888  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6889  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6890  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6891  * to create an effective group imbalance.
6892  *
6893  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6894  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6895  * subtle and fragile situation.
6896  */
6897
6898 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6899 {
6900         return group->sgc->imbalance;
6901 }
6902
6903 /*
6904  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6905  * be used by some tasks.
6906  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6907  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6908  * available capacity for CFS tasks.
6909  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6910  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6911  * capacity in meaningful for the load balancer.
6912  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6913  * any benefit for the load balance.
6914  */
6915 static inline bool
6916 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6917 {
6918         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6919                 return true;
6920
6921         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6922                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6923                 return true;
6924
6925         return false;
6926 }
6927
6928 /*
6929  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6930  *  handle.
6931  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6932  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6933  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6934  *  false.
6935  */
6936 static inline bool
6937 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6938 {
6939         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6940                 return false;
6941
6942         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6943                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6944                 return true;
6945
6946         return false;
6947 }
6948
6949
6950 /*
6951  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
6952  * per-cpu capacity than sched_group ref.
6953  */
6954 static inline bool
6955 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
6956 {
6957         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
6958                                                         ref->sgc->max_capacity;
6959 }
6960
6961 static inline enum
6962 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6963                           struct sg_lb_stats *sgs)
6964 {
6965         if (sgs->group_no_capacity)
6966                 return group_overloaded;
6967
6968         if (sg_imbalanced(group))
6969                 return group_imbalanced;
6970
6971         if (sgs->group_misfit_task)
6972                 return group_misfit_task;
6973
6974         return group_other;
6975 }
6976
6977 /**
6978  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6979  * @env: The load balancing environment.
6980  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6981  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6982  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6983  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6984  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6985  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
6986  */
6987 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6988                         struct sched_group *group, int load_idx,
6989                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6990                         bool *overload, bool *overutilized)
6991 {
6992         unsigned long load;
6993         int i;
6994
6995         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6996
6997         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6998                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6999
7000                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7001                 if (local_group)
7002                         load = target_load(i, load_idx);
7003                 else
7004                         load = source_load(i, load_idx);
7005
7006                 sgs->group_load += load;
7007                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7008                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7009
7010                 if (rq->nr_running > 1)
7011                         *overload = true;
7012
7013 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7014                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7015                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7016 #endif
7017                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7018                 if (idle_cpu(i))
7019                         sgs->idle_cpus++;
7020
7021                 if (cpu_overutilized(i)) {
7022                         *overutilized = true;
7023                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7024                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7025                 }
7026         }
7027
7028         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7029         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7030         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7031
7032         if (sgs->sum_nr_running)
7033                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7034
7035         sgs->group_weight = group->group_weight;
7036
7037         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7038         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7039 }
7040
7041 /**
7042  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7043  * @env: The load balancing environment.
7044  * @sds: sched_domain statistics
7045  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7046  * @sgs: sched_group statistics
7047  *
7048  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7049  * busiest group.
7050  *
7051  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7052  * busiest group. %false otherwise.
7053  */
7054 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7055                                    struct sd_lb_stats *sds,
7056                                    struct sched_group *sg,
7057                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7058 {
7059         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7060
7061         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7062                 return true;
7063
7064         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7065                 return false;
7066
7067         /*
7068          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7069          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7070          */
7071         if (sgs->group_type == group_other &&
7072             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7073                 return false;
7074
7075         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7076                 return false;
7077
7078         /*
7079          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7080          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7081          */
7082         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7083             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7084                 return false;
7085
7086         /* This is the busiest node in its class. */
7087         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7088                 return true;
7089
7090         /*
7091          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7092          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7093          * higher than ourself as busy.
7094          */
7095         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7096                 if (!sds->busiest)
7097                         return true;
7098
7099                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7100                         return true;
7101         }
7102
7103         return false;
7104 }
7105
7106 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7107 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7108 {
7109         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7110                 return regular;
7111         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7112                 return remote;
7113         return all;
7114 }
7115
7116 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7117 {
7118         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7119                 return regular;
7120         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7121                 return remote;
7122         return all;
7123 }
7124 #else
7125 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7126 {
7127         return all;
7128 }
7129
7130 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7131 {
7132         return regular;
7133 }
7134 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7135
7136 /**
7137  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7138  * @env: The load balancing environment.
7139  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7140  */
7141 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7142 {
7143         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7144         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7145         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7146         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7147         bool overload = false, overutilized = false;
7148
7149         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7150                 prefer_sibling = 1;
7151
7152         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7153
7154         do {
7155                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7156                 int local_group;
7157
7158                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7159                 if (local_group) {
7160                         sds->local = sg;
7161                         sgs = &sds->local_stat;
7162
7163                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7164                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7165                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7166                 }
7167
7168                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7169                                                 &overload, &overutilized);
7170
7171                 if (local_group)
7172                         goto next_group;
7173
7174                 /*
7175                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7176                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7177                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7178                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7179                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7180                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7181                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7182                  * the tasks on the system).
7183                  */
7184                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7185                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7186                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7187                         sgs->group_no_capacity = 1;
7188                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7189                 }
7190
7191                 /*
7192                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7193                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7194                  */
7195                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7196                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7197                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7198                         sgs->group_type = group_other;
7199
7200                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7201                         sds->busiest = sg;
7202                         sds->busiest_stat = *sgs;
7203                 }
7204
7205 next_group:
7206                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7207                 sds->total_load += sgs->group_load;
7208                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7209
7210                 sg = sg->next;
7211         } while (sg != env->sd->groups);
7212
7213         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7214                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7215
7216         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7217
7218         if (!env->sd->parent) {
7219                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7220                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7221                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7222
7223                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7224                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7225                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7226         } else {
7227                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7228                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7229         }
7230 }
7231
7232 /**
7233  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7234  *                      sched doman.
7235  *
7236  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7237  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7238  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7239  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7240  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7241  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7242  *
7243  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7244  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7245  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7246  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7247  * number.
7248  *
7249  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7250  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7251  *
7252  * @env: The load balancing environment.
7253  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7254  */
7255 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7256 {
7257         int busiest_cpu;
7258
7259         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7260                 return 0;
7261
7262         if (!sds->busiest)
7263                 return 0;
7264
7265         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7266         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7267                 return 0;
7268
7269         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7270                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7271                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7272
7273         return 1;
7274 }
7275
7276 /**
7277  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7278  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7279  *                      load balancing.
7280  * @env: The load balancing environment.
7281  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7282  */
7283 static inline
7284 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7285 {
7286         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7287         unsigned int imbn = 2;
7288         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7289         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7290
7291         local = &sds->local_stat;
7292         busiest = &sds->busiest_stat;
7293
7294         if (!local->sum_nr_running)
7295                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7296         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7297                 imbn = 1;
7298
7299         scaled_busy_load_per_task =
7300                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7301                 busiest->group_capacity;
7302
7303         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7304             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7305                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7306                 return;
7307         }
7308
7309         /*
7310          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7311          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7312          * moving them.
7313          */
7314
7315         capa_now += busiest->group_capacity *
7316                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7317         capa_now += local->group_capacity *
7318                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7319         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7320
7321         /* Amount of load we'd subtract */
7322         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7323                 capa_move += busiest->group_capacity *
7324                             min(busiest->load_per_task,
7325                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7326         }
7327
7328         /* Amount of load we'd add */
7329         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7330             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7331                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7332                       local->group_capacity;
7333         } else {
7334                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7335                       local->group_capacity;
7336         }
7337         capa_move += local->group_capacity *
7338                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7339         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7340
7341         /* Move if we gain throughput */
7342         if (capa_move > capa_now)
7343                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7344 }
7345
7346 /**
7347  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7348  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7349  * @env: load balance environment
7350  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7351  */
7352 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7353 {
7354         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7355         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7356
7357         local = &sds->local_stat;
7358         busiest = &sds->busiest_stat;
7359
7360         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7361                 /*
7362                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7363                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7364                  */
7365                 busiest->load_per_task =
7366                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7367         }
7368
7369         /*
7370          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7371          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7372          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7373          */
7374         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7375             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7376                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7377                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7378                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7379                         return;
7380                 }
7381
7382                 /*
7383                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7384                  * cycles to maximize throughput
7385                  */
7386                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7387                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7388                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7389                         return;
7390                 }
7391
7392                 env->imbalance = 0;
7393                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7394         }
7395
7396         /*
7397          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7398          */
7399         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7400             local->group_type   == group_overloaded) {
7401                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7402                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7403                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7404                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7405                 else
7406                         load_above_capacity = ~0UL;
7407         }
7408
7409         /*
7410          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7411          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7412          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7413          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7414          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7415          * for the minimum possible imbalance.
7416          */
7417         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7418
7419         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7420         env->imbalance = min(
7421                 max_pull * busiest->group_capacity,
7422                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7423         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7424
7425         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7426         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7427                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7428                                      busiest->group_misfit_task);
7429
7430         /*
7431          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7432          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7433          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7434          * moved
7435          */
7436         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7437                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7438 }
7439
7440 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7441
7442 /**
7443  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7444  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7445  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7446  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7447  * such a group exists.
7448  *
7449  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7450  * to restore balance.
7451  *
7452  * @env: The load balancing environment.
7453  *
7454  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7455  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7456  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7457  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7458  */
7459 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7460 {
7461         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7462         struct sd_lb_stats sds;
7463
7464         init_sd_lb_stats(&sds);
7465
7466         /*
7467          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7468          * this level.
7469          */
7470         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7471
7472         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7473                 goto out_balanced;
7474
7475         local = &sds.local_stat;
7476         busiest = &sds.busiest_stat;
7477
7478         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7479         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7480             check_asym_packing(env, &sds))
7481                 return sds.busiest;
7482
7483         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7484         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7485                 goto out_balanced;
7486
7487         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7488                                                 / sds.total_capacity;
7489
7490         /*
7491          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7492          * work because they assume all things are equal, which typically
7493          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7494          */
7495         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7496                 goto force_balance;
7497
7498         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7499         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7500             busiest->group_no_capacity)
7501                 goto force_balance;
7502
7503         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7504         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7505                 goto force_balance;
7506         }
7507
7508         /*
7509          * If the local group is busier than the selected busiest group
7510          * don't try and pull any tasks.
7511          */
7512         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7513                 goto out_balanced;
7514
7515         /*
7516          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7517          * average load.
7518          */
7519         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7520                 goto out_balanced;
7521
7522         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7523                 /*
7524                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7525                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7526                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7527                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7528                  * might end up to just move the imbalance on another group
7529                  */
7530                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7531                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7532                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7533                         goto out_balanced;
7534         } else {
7535                 /*
7536                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7537                  * imbalance_pct to be conservative.
7538                  */
7539                 if (100 * busiest->avg_load <=
7540                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7541                         goto out_balanced;
7542         }
7543
7544 force_balance:
7545         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7546         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7547         calculate_imbalance(env, &sds);
7548         return sds.busiest;
7549
7550 out_balanced:
7551         env->imbalance = 0;
7552         return NULL;
7553 }
7554
7555 /*
7556  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7557  */
7558 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7559                                      struct sched_group *group)
7560 {
7561         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7562         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7563         int i;
7564
7565         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7566                 unsigned long capacity, wl;
7567                 enum fbq_type rt;
7568
7569                 rq = cpu_rq(i);
7570                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7571
7572                 /*
7573                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7574                  *  - regular: there are !numa tasks
7575                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7576                  *  - all:     there is no distinction
7577                  *
7578                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7579                  * ignore those when there's better options.
7580                  *
7581                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7582                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7583                  * queue by moving tasks around inside the node.
7584                  *
7585                  * If we cannot move enough load due to this classification
7586                  * the next pass will adjust the group classification and
7587                  * allow migration of more tasks.
7588                  *
7589                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7590                  */
7591                 if (rt > env->fbq_type)
7592                         continue;
7593
7594                 capacity = capacity_of(i);
7595
7596                 wl = weighted_cpuload(i);
7597
7598                 /*
7599                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7600                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7601                  */
7602
7603                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7604                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7605                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7606                         continue;
7607
7608                 /*
7609                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7610                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7611                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7612                  * potentially running at a lower capacity.
7613                  *
7614                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7615                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7616                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7617                  * our previous maximum.
7618                  */
7619                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7620                         busiest_load = wl;
7621                         busiest_capacity = capacity;
7622                         busiest = rq;
7623                 }
7624         }
7625
7626         return busiest;
7627 }
7628
7629 /*
7630  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7631  * so long as it is large enough.
7632  */
7633 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7634
7635 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7636 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7637
7638 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7639 {
7640         struct sched_domain *sd = env->sd;
7641
7642         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7643
7644                 /*
7645                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7646                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7647                  * lowest numbered CPUs.
7648                  */
7649                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7650                         return 1;
7651         }
7652
7653         /*
7654          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7655          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7656          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7657          * available on dst_cpu.
7658          */
7659         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7660             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7661                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7662                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7663                         return 1;
7664         }
7665
7666         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7667                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7668                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7669                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7670                         return 1;
7671         }
7672
7673         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7674 }
7675
7676 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7677
7678 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7679 {
7680         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7681         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7682         int cpu, balance_cpu = -1;
7683
7684         /*
7685          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7686          * to do the newly idle load balance.
7687          */
7688         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7689                 return 1;
7690
7691         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7692         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7693         /* Try to find first idle cpu */
7694         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7695                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7696                         continue;
7697
7698                 balance_cpu = cpu;
7699                 break;
7700         }
7701
7702         if (balance_cpu == -1)
7703                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7704
7705         /*
7706          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7707          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7708          */
7709         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7710 }
7711
7712 /*
7713  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7714  * tasks if there is an imbalance.
7715  */
7716 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7717                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7718                         int *continue_balancing)
7719 {
7720         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7721         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7722         struct sched_group *group;
7723         struct rq *busiest;
7724         unsigned long flags;
7725         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7726
7727         struct lb_env env = {
7728                 .sd             = sd,
7729                 .dst_cpu        = this_cpu,
7730                 .dst_rq         = this_rq,
7731                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7732                 .idle           = idle,
7733                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7734                 .cpus           = cpus,
7735                 .fbq_type       = all,
7736                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7737         };
7738
7739         /*
7740          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7741          * other cpus in our group
7742          */
7743         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7744                 env.dst_grpmask = NULL;
7745
7746         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7747
7748         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7749
7750 redo:
7751         if (!should_we_balance(&env)) {
7752                 *continue_balancing = 0;
7753                 goto out_balanced;
7754         }
7755
7756         group = find_busiest_group(&env);
7757         if (!group) {
7758                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7759                 goto out_balanced;
7760         }
7761
7762         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7763         if (!busiest) {
7764                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7765                 goto out_balanced;
7766         }
7767
7768         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7769
7770         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7771
7772         env.src_cpu = busiest->cpu;
7773         env.src_rq = busiest;
7774
7775         ld_moved = 0;
7776         if (busiest->nr_running > 1) {
7777                 /*
7778                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7779                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7780                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7781                  * correctly treated as an imbalance.
7782                  */
7783                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7784                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7785
7786 more_balance:
7787                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7788
7789                 /*
7790                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7791                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7792                  */
7793                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7794                 /*
7795                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7796                  */
7797                 if (cur_ld_moved)
7798                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7799
7800                 /*
7801                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7802                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7803                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7804                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7805                  * See task_rq_lock() family for the details.
7806                  */
7807
7808                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7809
7810                 if (cur_ld_moved) {
7811                         attach_tasks(&env);
7812                         ld_moved += cur_ld_moved;
7813                 }
7814
7815                 local_irq_restore(flags);
7816
7817                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7818                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7819                         goto more_balance;
7820                 }
7821
7822                 /*
7823                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7824                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7825                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7826                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7827                  * sched_group.
7828                  *
7829                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7830                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7831                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7832                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7833                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7834                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7835                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7836                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7837                  * This however should not happen so much in practice and
7838                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7839                  * excess load moved.
7840                  */
7841                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7842
7843                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7844                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7845
7846                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7847                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7848                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7849                         env.loop         = 0;
7850                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7851
7852                         /*
7853                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7854                          * need to continue with same src_cpu.
7855                          */
7856                         goto more_balance;
7857                 }
7858
7859                 /*
7860                  * We failed to reach balance because of affinity.
7861                  */
7862                 if (sd_parent) {
7863                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7864
7865                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7866                                 *group_imbalance = 1;
7867                 }
7868
7869                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7870                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7871                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7872                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7873                                 env.loop = 0;
7874                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7875                                 goto redo;
7876                         }
7877                         goto out_all_pinned;
7878                 }
7879         }
7880
7881         if (!ld_moved) {
7882                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7883                 /*
7884                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7885                  * We do not want newidle balance, which can be very
7886                  * frequent, pollute the failure counter causing
7887                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7888                  */
7889                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7890                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7891                                 sd->nr_balance_failed++;
7892
7893                 if (need_active_balance(&env)) {
7894                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7895
7896                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7897                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7898                          * moved to this_cpu
7899                          */
7900                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7901                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7902                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7903                                                             flags);
7904                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7905                                 goto out_one_pinned;
7906                         }
7907
7908                         /*
7909                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7910                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7911                          * only after active load balance is finished.
7912                          */
7913                         if (!busiest->active_balance) {
7914                                 busiest->active_balance = 1;
7915                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7916                                 active_balance = 1;
7917                         }
7918                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7919
7920                         if (active_balance) {
7921                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7922                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7923                                         &busiest->active_balance_work);
7924                         }
7925
7926                         /*
7927                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7928                          * counter.
7929                          */
7930                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7931                 }
7932         } else
7933                 sd->nr_balance_failed = 0;
7934
7935         if (likely(!active_balance)) {
7936                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7937                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7938         } else {
7939                 /*
7940                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7941                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7942                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7943                  * detach_tasks).
7944                  */
7945                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7946                         sd->balance_interval *= 2;
7947         }
7948
7949         goto out;
7950
7951 out_balanced:
7952         /*
7953          * We reach balance although we may have faced some affinity
7954          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7955          */
7956         if (sd_parent) {
7957                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7958
7959                 if (*group_imbalance)
7960                         *group_imbalance = 0;
7961         }
7962
7963 out_all_pinned:
7964         /*
7965          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7966          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7967          * can try to migrate them.
7968          */
7969         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7970
7971         sd->nr_balance_failed = 0;
7972
7973 out_one_pinned:
7974         /* tune up the balancing interval */
7975         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7976                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7977                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7978                 sd->balance_interval *= 2;
7979
7980         ld_moved = 0;
7981 out:
7982         return ld_moved;
7983 }
7984
7985 static inline unsigned long
7986 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7987 {
7988         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7989
7990         if (cpu_busy)
7991                 interval *= sd->busy_factor;
7992
7993         /* scale ms to jiffies */
7994         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7995         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7996
7997         return interval;
7998 }
7999
8000 static inline void
8001 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8002 {
8003         unsigned long interval, next;
8004
8005         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8006         next = sd->last_balance + interval;
8007
8008         if (time_after(*next_balance, next))
8009                 *next_balance = next;
8010 }
8011
8012 /*
8013  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8014  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8015  */
8016 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8017 {
8018         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8019         int this_cpu = this_rq->cpu;
8020         struct sched_domain *sd;
8021         int pulled_task = 0;
8022         u64 curr_cost = 0;
8023
8024         idle_enter_fair(this_rq);
8025
8026         /*
8027          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8028          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8029          */
8030         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8031
8032         if (!energy_aware() &&
8033             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8034              !this_rq->rd->overload)) {
8035                 rcu_read_lock();
8036                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8037                 if (sd)
8038                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8039                 rcu_read_unlock();
8040
8041                 goto out;
8042         }
8043
8044         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8045
8046         update_blocked_averages(this_cpu);
8047         rcu_read_lock();
8048         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8049                 int continue_balancing = 1;
8050                 u64 t0, domain_cost;
8051
8052                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8053                         continue;
8054
8055                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8056                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8057                         break;
8058                 }
8059
8060                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8061                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8062
8063                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8064                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8065                                                    &continue_balancing);
8066
8067                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8068                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8069                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8070
8071                         curr_cost += domain_cost;
8072                 }
8073
8074                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8075
8076                 /*
8077                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8078                  * now runnable tasks on this rq.
8079                  */
8080                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8081                         break;
8082         }
8083         rcu_read_unlock();
8084
8085         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8086
8087         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8088                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8089
8090         /*
8091          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8092          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8093          * pretend we pulled a task.
8094          */
8095         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8096                 pulled_task = 1;
8097
8098 out:
8099         /* Move the next balance forward */
8100         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8101                 this_rq->next_balance = next_balance;
8102
8103         /* Is there a task of a high priority class? */
8104         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8105                 pulled_task = -1;
8106
8107         if (pulled_task) {
8108                 idle_exit_fair(this_rq);
8109                 this_rq->idle_stamp = 0;
8110         }
8111
8112         return pulled_task;
8113 }
8114
8115 /*
8116  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8117  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8118  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8119  * avoids physical / logical imbalances.
8120  */
8121 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8122 {
8123         struct rq *busiest_rq = data;
8124         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8125         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8126         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8127         struct sched_domain *sd;
8128         struct task_struct *p = NULL;
8129
8130         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8131
8132         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8133         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8134                      !busiest_rq->active_balance))
8135                 goto out_unlock;
8136
8137         /* Is there any task to move? */
8138         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8139                 goto out_unlock;
8140
8141         /*
8142          * This condition is "impossible", if it occurs
8143          * we need to fix it. Originally reported by
8144          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8145          */
8146         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8147
8148         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8149         rcu_read_lock();
8150         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8151                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8152                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8153                                 break;
8154         }
8155
8156         if (likely(sd)) {
8157                 struct lb_env env = {
8158                         .sd             = sd,
8159                         .dst_cpu        = target_cpu,
8160                         .dst_rq         = target_rq,
8161                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8162                         .src_rq         = busiest_rq,
8163                         .idle           = CPU_IDLE,
8164                 };
8165
8166                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8167
8168                 p = detach_one_task(&env);
8169                 if (p) {
8170                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8171                         /*
8172                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8173                          */
8174                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8175                 }
8176                 else
8177                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8178         }
8179         rcu_read_unlock();
8180 out_unlock:
8181         busiest_rq->active_balance = 0;
8182         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8183
8184         if (p)
8185                 attach_one_task(target_rq, p);
8186
8187         local_irq_enable();
8188
8189         return 0;
8190 }
8191
8192 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8193 {
8194         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8195 }
8196
8197 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8198 /*
8199  * idle load balancing details
8200  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8201  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8202  *   load balancing for all the idle CPUs.
8203  */
8204 static struct {
8205         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8206         atomic_t nr_cpus;
8207         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8208 } nohz ____cacheline_aligned;
8209
8210 static inline int find_new_ilb(void)
8211 {
8212         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8213
8214         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8215                 return ilb;
8216
8217         return nr_cpu_ids;
8218 }
8219
8220 /*
8221  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8222  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8223  * CPU (if there is one).
8224  */
8225 static void nohz_balancer_kick(void)
8226 {
8227         int ilb_cpu;
8228
8229         nohz.next_balance++;
8230
8231         ilb_cpu = find_new_ilb();
8232
8233         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8234                 return;
8235
8236         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8237                 return;
8238         /*
8239          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8240          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8241          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8242          * will be run before returning from the IPI.
8243          */
8244         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8245         return;
8246 }
8247
8248 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8249 {
8250         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8251                 /*
8252                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8253                  */
8254                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8255                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8256                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8257                 }
8258                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8259         }
8260 }
8261
8262 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8263 {
8264         struct sched_domain *sd;
8265         int cpu = smp_processor_id();
8266
8267         rcu_read_lock();
8268         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8269
8270         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8271                 goto unlock;
8272         sd->nohz_idle = 0;
8273
8274         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8275 unlock:
8276         rcu_read_unlock();
8277 }
8278
8279 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8280 {
8281         struct sched_domain *sd;
8282         int cpu = smp_processor_id();
8283
8284         rcu_read_lock();
8285         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8286
8287         if (!sd || sd->nohz_idle)
8288                 goto unlock;
8289         sd->nohz_idle = 1;
8290
8291         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8292 unlock:
8293         rcu_read_unlock();
8294 }
8295
8296 /*
8297  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8298  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8299  */
8300 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8301 {
8302         /*
8303          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8304          */
8305         if (!cpu_active(cpu))
8306                 return;
8307
8308         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8309                 return;
8310
8311         /*
8312          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8313          */
8314         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8315                 return;
8316
8317         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8318         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8319         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8320 }
8321
8322 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8323                                         unsigned long action, void *hcpu)
8324 {
8325         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8326         case CPU_DYING:
8327                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8328                 return NOTIFY_OK;
8329         default:
8330                 return NOTIFY_DONE;
8331         }
8332 }
8333 #endif
8334
8335 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8336
8337 /*
8338  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8339  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8340  */
8341 void update_max_interval(void)
8342 {
8343         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8344 }
8345
8346 /*
8347  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8348  * and initiates a balancing operation if so.
8349  *
8350  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8351  */
8352 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8353 {
8354         int continue_balancing = 1;
8355         int cpu = rq->cpu;
8356         unsigned long interval;
8357         struct sched_domain *sd;
8358         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8359         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8360         int update_next_balance = 0;
8361         int need_serialize, need_decay = 0;
8362         u64 max_cost = 0;
8363
8364         update_blocked_averages(cpu);
8365
8366         rcu_read_lock();
8367         for_each_domain(cpu, sd) {
8368                 /*
8369                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8370                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8371                  */
8372                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8373                         sd->max_newidle_lb_cost =
8374                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8375                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8376                         need_decay = 1;
8377                 }
8378                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8379
8380                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8381                         continue;
8382
8383                 /*
8384                  * Stop the load balance at this level. There is another
8385                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8386                  * actively.
8387                  */
8388                 if (!continue_balancing) {
8389                         if (need_decay)
8390                                 continue;
8391                         break;
8392                 }
8393
8394                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8395
8396                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8397                 if (need_serialize) {
8398                         if (!spin_trylock(&balancing))
8399                                 goto out;
8400                 }
8401
8402                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8403                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8404                                 /*
8405                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8406                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8407                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8408                                  */
8409                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8410                         }
8411                         sd->last_balance = jiffies;
8412                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8413                 }
8414                 if (need_serialize)
8415                         spin_unlock(&balancing);
8416 out:
8417                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8418                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8419                         update_next_balance = 1;
8420                 }
8421         }
8422         if (need_decay) {
8423                 /*
8424                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8425                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8426                  */
8427                 rq->max_idle_balance_cost =
8428                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8429         }
8430         rcu_read_unlock();
8431
8432         /*
8433          * next_balance will be updated only when there is a need.
8434          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8435          * updated.
8436          */
8437         if (likely(update_next_balance)) {
8438                 rq->next_balance = next_balance;
8439
8440 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8441                 /*
8442                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8443                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8444                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8445                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8446                  * balance for itself and we need to update the
8447                  * nohz.next_balance accordingly.
8448                  */
8449                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8450                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8451 #endif
8452         }
8453 }
8454
8455 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8456 /*
8457  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8458  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8459  */
8460 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8461 {
8462         int this_cpu = this_rq->cpu;
8463         struct rq *rq;
8464         int balance_cpu;
8465         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8466         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8467         int update_next_balance = 0;
8468
8469         if (idle != CPU_IDLE ||
8470             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8471                 goto end;
8472
8473         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8474                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8475                         continue;
8476
8477                 /*
8478                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8479                  * work being done for other cpus. Next load
8480                  * balancing owner will pick it up.
8481                  */
8482                 if (need_resched())
8483                         break;
8484
8485                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8486
8487                 /*
8488                  * If time for next balance is due,
8489                  * do the balance.
8490                  */
8491                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8492                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8493                         update_rq_clock(rq);
8494                         update_idle_cpu_load(rq);
8495                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8496                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8497                 }
8498
8499                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8500                         next_balance = rq->next_balance;
8501                         update_next_balance = 1;
8502                 }
8503         }
8504
8505         /*
8506          * next_balance will be updated only when there is a need.
8507          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8508          * updated.
8509          */
8510         if (likely(update_next_balance))
8511                 nohz.next_balance = next_balance;
8512 end:
8513         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8514 }
8515
8516 /*
8517  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8518  * of an idle cpu in the system.
8519  *   - This rq has more than one task.
8520  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8521  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8522  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8523  *     multiple busy cpu.
8524  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8525  *     domain span are idle.
8526  */
8527 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8528 {
8529         unsigned long now = jiffies;
8530         struct sched_domain *sd;
8531         struct sched_group_capacity *sgc;
8532         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8533         bool kick = false;
8534
8535         if (unlikely(rq->idle_balance))
8536                 return false;
8537
8538        /*
8539         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8540         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8541         */
8542         set_cpu_sd_state_busy();
8543         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8544
8545         /*
8546          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8547          * balancing.
8548          */
8549         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8550                 return false;
8551
8552         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8553                 return false;
8554
8555         if (rq->nr_running >= 2 &&
8556             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8557                 return true;
8558
8559         rcu_read_lock();
8560         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8561         if (sd && !energy_aware()) {
8562                 sgc = sd->groups->sgc;
8563                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8564
8565                 if (nr_busy > 1) {
8566                         kick = true;
8567                         goto unlock;
8568                 }
8569
8570         }
8571
8572         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8573         if (sd) {
8574                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8575                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8576                         kick = true;
8577                         goto unlock;
8578                 }
8579         }
8580
8581         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8582         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8583                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8584                 kick = true;
8585                 goto unlock;
8586         }
8587
8588 unlock:
8589         rcu_read_unlock();
8590         return kick;
8591 }
8592 #else
8593 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8594 #endif
8595
8596 /*
8597  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8598  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8599  */
8600 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8601 {
8602         struct rq *this_rq = this_rq();
8603         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8604                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8605
8606         /*
8607          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8608          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8609          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8610          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8611          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8612          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8613          */
8614         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8615         rebalance_domains(this_rq, idle);
8616 }
8617
8618 /*
8619  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8620  */
8621 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8622 {
8623         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8624         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8625                 return;
8626
8627         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8628                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8629 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8630         if (nohz_kick_needed(rq))
8631                 nohz_balancer_kick();
8632 #endif
8633 }
8634
8635 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8636 {
8637         update_sysctl();
8638
8639         update_runtime_enabled(rq);
8640 }
8641
8642 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8643 {
8644         update_sysctl();
8645
8646         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8647         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8648 }
8649
8650 #endif /* CONFIG_SMP */
8651
8652 /*
8653  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8654  */
8655 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8656 {
8657         struct cfs_rq *cfs_rq;
8658         struct sched_entity *se = &curr->se;
8659
8660         for_each_sched_entity(se) {
8661                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8662                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8663         }
8664
8665         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8666                 task_tick_numa(rq, curr);
8667
8668         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8669                 rq->rd->overutilized = true;
8670
8671         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8672 }
8673
8674 /*
8675  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8676  *  - child not yet on the tasklist
8677  *  - preemption disabled
8678  */
8679 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8680 {
8681         struct cfs_rq *cfs_rq;
8682         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8683         int this_cpu = smp_processor_id();
8684         struct rq *rq = this_rq();
8685         unsigned long flags;
8686
8687         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8688
8689         update_rq_clock(rq);
8690
8691         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8692         curr = cfs_rq->curr;
8693
8694         /*
8695          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8696          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8697          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8698          * of child point to valid ones.
8699          */
8700         rcu_read_lock();
8701         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8702         rcu_read_unlock();
8703
8704         update_curr(cfs_rq);
8705
8706         if (curr)
8707                 se->vruntime = curr->vruntime;
8708         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8709
8710         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8711                 /*
8712                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8713                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8714                  */
8715                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8716                 resched_curr(rq);
8717         }
8718
8719         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8720
8721         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8722 }
8723
8724 /*
8725  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8726  * the current task.
8727  */
8728 static void
8729 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8730 {
8731         if (!task_on_rq_queued(p))
8732                 return;
8733
8734         /*
8735          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8736          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8737          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8738          */
8739         if (rq->curr == p) {
8740                 if (p->prio > oldprio)
8741                         resched_curr(rq);
8742         } else
8743                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8744 }
8745
8746 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8747 {
8748         struct sched_entity *se = &p->se;
8749
8750         /*
8751          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8752          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8753          * vruntime.
8754          */
8755         if (p->on_rq)
8756                 return true;
8757
8758         /*
8759          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8760          * But there are some cases where it has already been normalized:
8761          *
8762          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8763          *   wake_up_new_task().
8764          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8765          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8766          */
8767         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8768                 return true;
8769
8770         return false;
8771 }
8772
8773 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8774 {
8775         struct sched_entity *se = &p->se;
8776         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8777
8778         if (!vruntime_normalized(p)) {
8779                 /*
8780                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8781                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8782                  */
8783                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8784                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8785         }
8786
8787         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8788         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8789 }
8790
8791 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8792 {
8793         struct sched_entity *se = &p->se;
8794         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8795
8796 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8797         /*
8798          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8799          * class maintain depth value), reset depth properly.
8800          */
8801         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8802 #endif
8803
8804         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8805         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8806
8807         if (!vruntime_normalized(p))
8808                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8809 }
8810
8811 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8812 {
8813         detach_task_cfs_rq(p);
8814 }
8815
8816 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8817 {
8818         attach_task_cfs_rq(p);
8819
8820         if (task_on_rq_queued(p)) {
8821                 /*
8822                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8823                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8824                  * if we can still preempt the current task.
8825                  */
8826                 if (rq->curr == p)
8827                         resched_curr(rq);
8828                 else
8829                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8830         }
8831 }
8832
8833 /* Account for a task changing its policy or group.
8834  *
8835  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8836  * migrates between groups/classes.
8837  */
8838 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8839 {
8840         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8841
8842         for_each_sched_entity(se) {
8843                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8844
8845                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8846                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8847                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8848         }
8849 }
8850
8851 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8852 {
8853         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8854         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8855 #ifndef CONFIG_64BIT
8856         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8857 #endif
8858 #ifdef CONFIG_SMP
8859         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8860         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8861 #endif
8862 }
8863
8864 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8865 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8866 {
8867         detach_task_cfs_rq(p);
8868         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8869
8870 #ifdef CONFIG_SMP
8871         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8872         p->se.avg.last_update_time = 0;
8873 #endif
8874         attach_task_cfs_rq(p);
8875 }
8876
8877 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8878 {
8879         int i;
8880
8881         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8882
8883         for_each_possible_cpu(i) {
8884                 if (tg->cfs_rq)
8885                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8886                 if (tg->se) {
8887                         if (tg->se[i])
8888                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8889                         kfree(tg->se[i]);
8890                 }
8891         }
8892
8893         kfree(tg->cfs_rq);
8894         kfree(tg->se);
8895 }
8896
8897 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8898 {
8899         struct cfs_rq *cfs_rq;
8900         struct sched_entity *se;
8901         int i;
8902
8903         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8904         if (!tg->cfs_rq)
8905                 goto err;
8906         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8907         if (!tg->se)
8908                 goto err;
8909
8910         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8911
8912         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8913
8914         for_each_possible_cpu(i) {
8915                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8916                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8917                 if (!cfs_rq)
8918                         goto err;
8919
8920                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8921                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8922                 if (!se)
8923                         goto err_free_rq;
8924
8925                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8926                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8927                 init_entity_runnable_average(se);
8928         }
8929
8930         return 1;
8931
8932 err_free_rq:
8933         kfree(cfs_rq);
8934 err:
8935         return 0;
8936 }
8937
8938 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8939 {
8940         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8941         unsigned long flags;
8942
8943         /*
8944         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8945         * check on_list without danger of it being re-added.
8946         */
8947         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8948                 return;
8949
8950         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8951         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8952         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8953 }
8954
8955 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8956                         struct sched_entity *se, int cpu,
8957                         struct sched_entity *parent)
8958 {
8959         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8960
8961         cfs_rq->tg = tg;
8962         cfs_rq->rq = rq;
8963         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8964
8965         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8966         tg->se[cpu] = se;
8967
8968         /* se could be NULL for root_task_group */
8969         if (!se)
8970                 return;
8971
8972         if (!parent) {
8973                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8974                 se->depth = 0;
8975         } else {
8976                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8977                 se->depth = parent->depth + 1;
8978         }
8979
8980         se->my_q = cfs_rq;
8981         /* guarantee group entities always have weight */
8982         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8983         se->parent = parent;
8984 }
8985
8986 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8987
8988 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8989 {
8990         int i;
8991         unsigned long flags;
8992
8993         /*
8994          * We can't change the weight of the root cgroup.
8995          */
8996         if (!tg->se[0])
8997                 return -EINVAL;
8998
8999         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9000
9001         mutex_lock(&shares_mutex);
9002         if (tg->shares == shares)
9003                 goto done;
9004
9005         tg->shares = shares;
9006         for_each_possible_cpu(i) {
9007                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9008                 struct sched_entity *se;
9009
9010                 se = tg->se[i];
9011                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9012                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9013
9014                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9015                 update_rq_clock(rq);
9016                 for_each_sched_entity(se)
9017                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9018                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9019         }
9020
9021 done:
9022         mutex_unlock(&shares_mutex);
9023         return 0;
9024 }
9025 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9026
9027 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9028
9029 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9030 {
9031         return 1;
9032 }
9033
9034 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9035
9036 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9037
9038
9039 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9040 {
9041         struct sched_entity *se = &task->se;
9042         unsigned int rr_interval = 0;
9043
9044         /*
9045          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9046          * idle runqueue:
9047          */
9048         if (rq->cfs.load.weight)
9049                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9050
9051         return rr_interval;
9052 }
9053
9054 /*
9055  * All the scheduling class methods:
9056  */
9057 const struct sched_class fair_sched_class = {
9058         .next                   = &idle_sched_class,
9059         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9060         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9061         .yield_task             = yield_task_fair,
9062         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9063
9064         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9065
9066         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9067         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9068
9069 #ifdef CONFIG_SMP
9070         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9071         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9072
9073         .rq_online              = rq_online_fair,
9074         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9075
9076         .task_waking            = task_waking_fair,
9077         .task_dead              = task_dead_fair,
9078         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9079 #endif
9080
9081         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9082         .task_tick              = task_tick_fair,
9083         .task_fork              = task_fork_fair,
9084
9085         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9086         .switched_from          = switched_from_fair,
9087         .switched_to            = switched_to_fair,
9088
9089         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9090
9091         .update_curr            = update_curr_fair,
9092
9093 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9094         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9095 #endif
9096 };
9097
9098 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9099 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9100 {
9101         struct cfs_rq *cfs_rq;
9102
9103         rcu_read_lock();
9104         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9105                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9106         rcu_read_unlock();
9107 }
9108
9109 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9110 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9111 {
9112         int node;
9113         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9114
9115         for_each_online_node(node) {
9116                 if (p->numa_faults) {
9117                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9118                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9119                 }
9120                 if (p->numa_group) {
9121                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9122                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9123                 }
9124                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9125         }
9126 }
9127 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9128 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9129
9130 __init void init_sched_fair_class(void)
9131 {
9132 #ifdef CONFIG_SMP
9133         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9134
9135 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9136         nohz.next_balance = jiffies;
9137         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9138         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9139 #endif
9140 #endif /* SMP */
9141
9142 }